Տիտանի համաձուլվածքի 3D տպագրության կիրառման ոլորտները և զարգացումը

Տիտանը հավելանյութերի արտադրության մեջ ամենատարածված օգտագործվող մետաղներից մեկն է և օգտագործվում է ավիատիեզերական, հոդերի փոխարինման և վիրաբուժական գործիքներում, մրցարշավային և հեծանիվների շրջանակներում, էլեկտրոնիկայում և այլ բարձր արդյունավետությամբ արտադրանքներում: Տիտանը և տիտանի վրա հիմնված համաձուլվածքները գնահատվում են տարբեր արդյունաբերությունների կողմից իրենց բարձր մեխանիկական ամրության, ամրության և քաշի բարձր հարաբերակցության և չժանգոտվող պողպատից ավելի լավ կոռոզիոն դիմադրության համար: Այս նյութի օգտագործումը կարող է հրթիռներն ու ինքնաթիռները դարձնել ավելի թեթև, այդպիսով խնայելով վառելիք և մեծացնելով օգտակար բեռնունակությունը: Այն կարող է նաև օգտագործվել ավելի թեթև էլեկտրոնիկա, ինչպիսիք են սմարթֆոնները և VR ակնոցները, ինչպես նաև բժշկական իմպլանտներում պատրաստելու համար: Ավելին, երբ տիտանի ներքին հատկությունները համակցվում են 3D տպագրության եզակի հնարավորությունների հետ, առավելությունները կդառնան ավելի ակնհայտ: Այսպիսով, որո՞նք են 3D տպագրված տիտանի կոնկրետ կիրառությունները: Որո՞նք են տարածված տիտանի տեսակները: Տպիչշուկայում է՞

△3D տպագիր տիտանի մասեր

GE Additive-ի կոնքազդրային հոդեր, Sciaky-ի օդափոխիչի շեղբեր, Arcam Darker-ի հրթիռային ծայրեր, 3D Systems-ի տիտանե ցանցային բաղադրիչներ, EOS-ի տիտանե ստենտներ, Zenith Tecnica-ի վիրաբուժական ողնաշարի իմպլանտներ

3D տպագրություն թույլ է տալիս տիտանի ավելի արդյունավետ արտադրություն՝ միաժամանակ նվազեցնելով հումքի թափոնները: Որպես հավելումային տեխնոլոգիա, մետաղի եռաչափ տպագրությունը սովորաբար օգտագործում է միայն մասը կառուցելու համար անհրաժեշտ նյութերը՝ համեմատաբար փոքր քանակությամբ հենարանային կառուցվածքային նյութի հետ միասին: Եռաչափ տպագրությունը նաև հնարավորություն է տալիս ստեղծել բարդ դիզայններ, ինչպիսիք են ներքին ալիքները և խոռոչ կամ ցանցով լցված մասերը՝ քաշը նվազեցնելու համար, որոնք հնարավոր չեն որևէ այլ արտադրական մեթոդով: Քանի որ չկան կաղապարներ կամ գործիքներ, տիտանի եռաչափ տպագրությունը կարող է ծախսարդյունավետ կերպով ստեղծել եզակի մասեր, ինչպիսիք են հիվանդի համար նախատեսված իմպլանտները, նախատիպերը և հետազոտական ​​գործիքները: Կան տիտանի եռաչափ տպագրության անթիվ օրինակներ՝ արտադրությունը, առողջապահությունը, տիեզերքի ուսումնասիրությունը և այլն առաջ մղելու համար:

3D տպագրության տիտանի համաձուլվածքի կիրառումը

△2023 թվականին Panerai-ն թողարկեց Submersible S Brabus PAM01283-ը՝ հագեցած 3D տպիչով տիտանե պատյանով։ Աջ կողմում գտնվող նկարում երևում է, որ Holthinrichs Deconstructed-ը թողարկել է առաջին 3D տպիչով տիտանե ժամացույցը։

Տիտանի 3D տպագրությունն արդեն լայնորեն կիրառվում է բժշկական սարքերի, բարձրակարգ հեծանիվների, շքեղ ժամացույցների և սպառողական էլեկտրոնիկայի նման բազմազան արտադրանք արտադրելու համար՝ հույս ունենալով ստեղծել թեթև, բայց ամուր արտադրանք՝ նորարարական, հաճախ անհատական ​​դիզայնի միջոցով։

● Ճշգրիտ արտադրանք և էլեկտրոնային արտադրանք

3D տպագրությունը կարող է արտադրել շատ բարակ պատերով, բարդ տիտանից պատրաստված մասեր, որոնք հաճախ օգտագործվում են ժամացույցների պատյաններ պատրաստելու համար, ինչպիսիք են վերևում պատկերված Panerai և Holthinrichs ժամացույցները: Ասվում է, որ տիտանի համաձուլվածքից պատրաստված ժամացույցների պատյանները նույնպես կլինեն Apple Watch Ultra-ի առաջիկա մասը:

△2023 թվականի Honor Magic V2 ծալովի սմարթֆոնում օգտագործված 3D տպիչով տիտանի համաձուլվածքից պատրաստված ծխնիների փոխանցման կափարիչ

2023 թվականին սմարթֆոններ արտադրող Honor ընկերությունը թողարկեց իր նոր ծալովի Magic V2-ը, որն ունի 3D տպագիր տիտանե ծալովի փոխանցման կափարիչ, որն ավելի թեթև է և 150%-ով ավելի ամուր, քան նախորդ ալյումինե տարբերակը: Honor-ը նշել է, որ այս փոքրիկ տիտանե կտորը, որը կարող է 3D տպվել տասնյակ հազարավոր օրինակներով, ապրանքի դիմացկունության և հարթ ծալման ու բացման գրավականն է:

● Բժշկական և ատամնաբուժական իմպլանտներ

△American Orthofix Medical-ի 3D տպիչով տպված տիտանե իմպլանտ Construx Mimi Ti Spacer System-ը հաստատվել է ԱՄՆ FDA-ի կողմից 2021 թվականին

Բժշկական ոլորտում 3D տպագրությամբ տիտանե իմպլանտները հաջողությամբ օգտագործվել են ողնաշարի, կոնքի, ծնկի և վերջույթների համար՝ մետաղի բնորոշ կենսահամատեղելիության և լավ մեխանիկական հատկությունների շնորհիվ, զուգորդված 3D տպագրության միջոցով ծակոտկեն կառուցվածքներ ստեղծելու ունակության հետ (որը հնարավորություն է տալիս ապահովել օստեոինտեգրացիա) և հիվանդների հետ ավելի լավ արդյունքներ ստանալու համար զանգվածային անհատականացում ստեղծելու ունակության հետ։ 3D տպագրությամբ տիտանե իմպլանտները ձեռք են բերում կարգավորող մարմինների հաստատում և պահանջարկ։ Քանի որ բժշկական իմպլանտների մեծ մասը նախատեսված է նույն հիվանդությամբ տառապող մեծ թվով մարդկանց ծածկելու համար, դրանք հարմար չեն բոլորի համար։ Հազվագյուտ հիվանդություններով մարդիկ հաճախ բացառվում են։ Այժմ, 3D տպագրության միջոցով, հնարավոր է արտադրել իմպլանտներ, որոնք հատուկ նախագծված են առանձին հիվանդների համար։

2023 թվականին Մեծ Բրիտանիայում մի վիրաբույժ նույն օրը կատարեց դաստակի չորս վիրահատություն՝ օգտագործելով հիվանդի համար նախատեսված 3D տպիչով տպված տիտանե թիթեղներ՝ նախկինում կոտրված դաստակի դեֆորմացիաները շտկելու համար: Բժիշկ Ակշայ Մալհոտրան, խորհրդատու-օրթոպեդ վիրաբույժ և ձեռքերի ու դաստակների կլինիկական ղեկավար, ասել է. «Երբ այս պլանավորման գործընթացն ավարտվի, պատվերով պատրաստված թիթեղները տպվում են տիտանե փոշու միջոցով, այնուհետև փորձարկվում, ուղարկվում Մեծ Բրիտանիա և ստերիլիզացվում են շրջանային հիվանդանոցում՝ վիրահատությանը նախապատրաստվելու համար»:

△CoreLink-ի 3D տպիչով պատրաստված տիտանե պտուտակները ունեն ծակոտկեն կառուցվածք, որը խթանում է ոսկրերի աճը, իսկ FingerKit Consortium-ի նոր՝ հիվանդների համար նախատեսված տիտանե մատների հոդերը

Հնդկաստանի Մանիպալ հիվանդանոցի բժիշկները 2022 թվականին օգտագործեցին 3D տպիչով պատրաստված տիտանից պատրաստված նյութ, երբ բուժեցին քաղցկեղով հիվանդի, որի ուռուցքը քայքայում էր նրա կրծքավանդակը: Ընդհանուր առմամբ, այս չափի իմպլանտները չափազանց ծանր կլինեին մարդու մարմնի համար, բայց քանի որ տիտանից պատրաստված նյութը թեթև է և շատ ամուր՝ կշռելով 250 գրամից պակաս, այն իդեալական է մարմնի ներսում իմպլանտներ տպելու համար: 3D տպիչով պատրաստված իմպլանտի հաջողության շնորհիվ հիվանդը լիովին ապաքինվեց և կարողացավ վերադառնալ իր բնականոն կյանքին առանց արտաքին սարքերի օգնության:

△Տիտանի 3D տպագրության միջոցով Angel Cycle Works-ը կարողացավ զգալիորեն կրճատել նոր Heaven հեծանիվի քաշը և օպտիմալացնել դիզայնը։

3D տպագիր տիտանից պատրաստված ...

Խոսելով լիարժեք շրջանակների մասին, հեծանիվների արտադրող Angel Cycle Works-ը հայտնում է, որ 3D տպիչով ամբողջությամբ տիտանից պատրաստված շրջանակ է ստեղծել մեկ թեթև բաղադրիչով, որը կրճատում է մրցարշավային ժամանակի կարևորագույն վայրկյանները և հնարավորություն է տալիս ստեղծել նոր դիզայնի երկրաչափություններ: Նրանց նոր սուպերբայքը՝ Heaven անունով, 400 գրամով ավելի թեթև է, քան նախորդ տարբերակը: Pilot-ի կողմից այս տարի թողարկված մեկ այլ ամբողջությամբ տիտանից պատրաստված շրջանակ կոչվում է Pilot Seiren: Ճանապարհային հեծանիվի շրջանակն ամբողջությամբ 3D տպիչով պատրաստված է տիտանից (բաժանված է երեք մասի): Ընկերությունը նշում է, որ 3D տպագրությամբ տիտանի օգտագործումը թույլ է տալիս հարմարեցնել հեծանիվը հեծանվորդի նախասիրություններին, և շրջանակը չի պահանջում որևէ ներկ կամ ծածկույթ:

△Mythos հեծանիվների ընկերությունը հաճախորդներին առաջարկում է 3D տպագիր տիտանե մասերի լայն տեսականի, այդ թվում՝ այս ղեկի բռնակները, մինչդեռ Verve Cycling-ը (աջից) առաջարկում է նոր 3D տպագիր տիտանե լծակներ։

△GKN Aerospace-ը նախատեսում է իր Տեխասի գործարանում ավելացնել նոր մեծածավալ տիտանից պատրաստված 3D տպիչ

△Քանի որ NASA-ին միայն մեկն է պետք, լուսնային բացվող թևի համար տիտանից բաղադրիչների եռաչափ տպագրությունն ավելի տրամաբանական է, քան ավանդական արտադրությունը։

● Արտադրություն

Կիսահաղորդչային արտադրող ASML-ը այժմ 3D տպագրություն է իրականացնում՝ տիտանի կրող սկուտեղի նախաձևերի (որոնք օգտագործվում են վաֆլիների արտադրության մեջ) փոխարեն, խնայելով հումքի 64% և դրանք ավելի արագ մատակարարելով: Norsk Titanium-ը, մետաղական հավելանյութերի արտադրող ընկերություն, որն օգտագործում է ուղղորդված էներգիայի նստեցման (DED) հարթակ, տպագրում է 80 կիլոգրամ (մոտավորապես 176 ֆունտ) մոտ զուտ ձևի նախաձևեր Ti64-ով՝ կիսահաղորդչային վաֆլիների արտադրության մեջ օգտագործելու համար:

△ Վաշինգտոնի համալսարանի կողմից արտադրված 3D տպիչով տիտանի համաձուլվածքից պատրաստված անիվի առանցքի ամրակ

△Տիտանի փոշի

Մի քանի ընկերություններ, այդ թվում՝ Virtual Foundry-ն, առաջարկում են տիտանի մետաղալար էքստրուդերի վրա հիմնված հալված նստեցման մոդելավորման (FDM) համար: Նյութը պարունակում է PLA-ի մեջ ներկառուցված մետաղական փոշի և կարող է տպագրվել FDM տպիչներով էքստրուդերի 205°C-ից բարձր ջերմաստիճաններում: Հետմշակումից և սինտերացումից հետո այս թելիկները կարող են արտադրել մետաղական մասեր՝ ավելի քան 90% մետաղի պարունակությամբ, ինչը դրանք հարմար է դարձնում նախատիպերի ստեղծման համար:

△Համալսարանի մետաղական 3D տպագրության լաբորատորիան, Վաշինգտոնի Երկրի առատ նյութերի տեղակայման և հետազոտության համատեղ կենտրոնը, պատրաստում է տիտանից մասեր

Ամփոփելով՝ 3D տպագրված տիտանի ապագա զարգացումը լի է հույսով և ավելի մեծ դեր կխաղա բազմաթիվ ոլորտներում։ Շարունակական տեխնոլոգիական նորարարության և կիրառման ընդլայնման միջոցով 3D տպագրված տիտանը հասարակությանը կբերի ավելի հարմար, արդյունավետ և բարձրորակ մետաղական մասեր։