ტიტანის შენადნობის 3D ბეჭდვის გამოყენების სფეროები და განვითარება

ტიტანი ერთ-ერთი ყველაზე ხშირად გამოყენებული ლითონია დანამატების წარმოებაში და გამოიყენება აერონავტიკაში, სახსრების ჩანაცვლებისა და ქირურგიული ხელსაწყოების, სარბოლო და ველოსიპედის ჩარჩოების, ელექტრონიკის და სხვა მაღალი ხარისხის პროდუქტების წარმოებაში. ტიტანი და ტიტანის შენადნობები სხვადასხვა ინდუსტრიის მიერ ფასდება მათი მაღალი მექანიკური სიმტკიცის, სიმტკიცისა და წონის მაღალი თანაფარდობის და უჟანგავ ფოლადთან შედარებით უკეთესი კოროზიის წინააღმდეგობის გამო. ამ მასალის გამოყენებამ შეიძლება რაკეტები და თვითმფრინავები უფრო მსუბუქი გახადოს, რითაც დაზოგოს საწვავი და გაზარდოს ტვირთამწეობა. მისი გამოყენება ასევე შესაძლებელია უფრო მსუბუქი ელექტრონიკის, როგორიცაა სმარტფონები და VR სათვალე, ასევე სამედიცინო იმპლანტების დასამზადებლად. უფრო მეტიც, როდესაც ტიტანის თანდაყოლილი თვისებები შერწყმულია 3D ბეჭდვის უნიკალურ შესაძლებლობებთან, უპირატესობები კიდევ უფრო აშკარა გახდება. მაშ, რა არის 3D ბეჭდვით დაბეჭდილი ტიტანის კონკრეტული გამოყენება? რომელია გავრცელებული ტიტანები? პრინტერიბაზარზეა?

△3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანის ნაწილები

GE Additive-ის ბარძაყის სახსრები, Sciaky-ის ვენტილატორის პირები, Arcam Darker-ის რაკეტის წვერები, 3D Systems-ის ტიტანის ბადისებრი კომპონენტები, EOS-ის ტიტანის სტენტები, Zenith Tecnica-ს ქირურგიული ხერხემლის იმპლანტები.

3D ბეჭდვა ტიტანის უფრო ეფექტური წარმოების საშუალებას იძლევა, ნედლეულის ნარჩენების შემცირების პარალელურად. დანამატის ტექნოლოგიის სახით, ლითონის 3D ბეჭდვა, როგორც წესი, იყენებს მხოლოდ ნაწილის ასაწყობად საჭირო მასალებს, შედარებით მცირე რაოდენობის საყრდენ სტრუქტურულ მასალასთან ერთად. 3D ბეჭდვა ასევე საშუალებას იძლევა შეიქმნას რთული დიზაინები, როგორიცაა შიდა არხები და ღრუ ან ბადისებრი ნაწილები წონის შესამცირებლად, რაც შეუძლებელია წარმოების სხვა მეთოდით. ​​რადგან არ არსებობს ფორმები ან ხელსაწყოები, ტიტანის 3D ბეჭდვას შეუძლია ეკონომიურად შექმნას უნიკალური ნაწილები, როგორიცაა პაციენტისთვის სპეციფიკური იმპლანტები, პროტოტიპები და კვლევითი ინსტრუმენტები. ტიტანის 3D ბეჭდვის უამრავი მაგალითი არსებობს წარმოების, ჯანდაცვის, კოსმოსური კვლევის და სხვა სფეროების წინსვლისთვის.

3D ბეჭდვის ტიტანის შენადნობის გამოყენება

△2023 წელს Panerai-მ გამოუშვა Submersible S Brabus PAM01283, რომელიც აღჭურვილია 3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანის კორპუსით. მარჯვენა მხარეს მოცემულ სურათზე ჩანს, რომ Holthinrichs Deconstructed-მა გამოუშვა პირველი 3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანის საათი.

ტიტანის 3D ბეჭდვა უკვე ფართოდ გამოიყენება ისეთი მრავალფეროვანი პროდუქციის წარმოებისთვის, როგორიცაა სამედიცინო მოწყობილობები, მაღალი ხარისხის ველოსიპედები, ფუფუნების საათები და სამომხმარებლო ელექტრონიკა, იმ იმედით, რომ ინოვაციური, ხშირად ინდივიდუალური დიზაინის საშუალებით, მსუბუქი, მაგრამ გამძლე პროდუქტების წარმოება მოხდება.

● ზუსტი პროდუქტები და ელექტრონული პროდუქტები

3D ბეჭდვის საშუალებით შესაძლებელია ძალიან თხელკედლიანი, რთული ტიტანის ნაწილების წარმოება, რომლებიც ხშირად გამოიყენება საათის კორპუსების დასამზადებლად, როგორიცაა ზემოთ ნაჩვენები Panerai-სა და Holthinrichs-ის საათები. ნათქვამია, რომ ტიტანის შენადნობის საათის კორპუსებიც Apple Watch Ultra-ს მომავალი ნაწილი იქნება.

△2023 წლის Honor Magic V2 დასაკეც სმარტფონში გამოყენებული 3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანის შენადნობის საკინძის გადასაფარებელი

2023 წელს სმარტფონების მწარმოებელმა კომპანია Honor-მა გამოუშვა თავისი ახალი დასაკეცი მოდელი Magic V2, რომელიც აღჭურვილია 3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანის საკინძიანი გადამრთველის საფარით, რომელიც წინა ალუმინის ვერსიასთან შედარებით უფრო მსუბუქი და 150%-ით უფრო ძლიერია. Honor-ის თქმით, ეს პატარა ტიტანის ნაწილი, რომლის 3D პრინტერით დაბეჭდვა ათიათასობით ეგზემპლარად არის შესაძლებელი, პროდუქტის გამძლეობისა და გლუვი დაკეცვისა და გაშლის გასაღებია.

● სამედიცინო და სტომატოლოგიური იმპლანტები

△American Orthofix Medical-ის 3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანის იმპლანტი Construx Mimi Ti Spacer System აშშ-ის FDA-მ 2021 წელს დაამტკიცა.

სამედიცინო ინდუსტრიაში, 3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანის იმპლანტები წარმატებით გამოიყენება ხერხემლის, თეძოს, მუხლის და კიდურების სახსრებში, ლითონის თანდაყოლილი ბიოშეთავსებადობისა და კარგი მექანიკური თვისებების გამო, რასაც თან ახლავს ფოროვანი სტრუქტურების 3D პრინტერით დაბეჭდვის (რითაც შესაძლებელია ოსტეოინტეგრაციის) და პაციენტებისთვის უკეთესი შედეგების მისაღწევად მასობრივი პერსონალიზაციის შესაძლებლობა. 3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანის იმპლანტები სულ უფრო მეტ მარეგულირებელ მოწონებას და მოთხოვნას იძენს. ვინაიდან სამედიცინო იმპლანტების უმეტესობა ერთი და იგივე მდგომარეობის მქონე ადამიანების დიდი რაოდენობისთვისაა შექმნილი, ისინი ყველასთვის შესაფერისი არ არის. იშვიათი დაავადებების მქონე ადამიანები ხშირად გამორიცხულნი არიან. ახლა, 3D პრინტერით, შესაძლებელია იმპლანტების წარმოება, რომლებიც სპეციალურად ინდივიდუალური პაციენტებისთვისაა შექმნილი.

2023 წელს, დიდ ბრიტანეთში ქირურგმა ერთ დღეს მაჯაზე ოთხი ოპერაცია ჩაატარა, პაციენტისთვის სპეციფიკური 3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანის ფირფიტების გამოყენებით, რათა გამოსწორებულიყო მაჯის ადრე მოტეხილობის მქონე დეფორმაციები. დოქტორმა აკშაი მალჰოტრამ, კონსულტანტმა ორთოპედმა ქირურგმა და ხელებისა და მაჯების კლინიკურმა ხელმძღვანელმა, განაცხადა: „დაგეგმვის ამ პროცესის დასრულების შემდეგ, ტიტანის ფხვნილის გამოყენებით იბეჭდება ინდივიდუალური ფირფიტები, შემდეგ ტესტირდება, იგზავნება დიდ ბრიტანეთში და ოპერაციისთვის მოსამზადებლად სტერილიზდება საგრაფოს საავადმყოფოში“.

△CoreLink-ის 3D პრინტერზე დაბეჭდილი ტიტანის ხრახნები გამოირჩევა ფოროვანი სტრუქტურით, რომელიც ხელს უწყობს ძვლის ზრდას, ხოლო FingerKit Consortium-ის პაციენტებისთვის განკუთვნილი ახალი, სპეციფიკური ტიტანის თითის სახსრები

ინდოეთში, მანიპალის საავადმყოფოს ექიმებმა 2022 წელს გამოიყენეს 3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანი კიბოთი დაავადებული პაციენტის მკურნალობისას, რომლის სიმსივნეც გულმკერდს ანადგურებდა. ზოგადად, ამ ზომის იმპლანტები ადამიანის სხეულისთვის ძალიან მძიმე იქნებოდა, მაგრამ რადგან ტიტანი მსუბუქი და ძალიან მტკიცეა, მისი წონა 250 გრამზე ნაკლებია, ის იდეალურია სხეულში იმპლანტების დასაბეჭდად. 3D პრინტერით დაბეჭდილი იმპლანტის წარმატების წყალობით, პაციენტი სრულად გამოჯანმრთელდა და შეძლო ნორმალურ ცხოვრებას დაუბრუნდეს სუნთქვისთვის გარე აპარატების გამოყენების გარეშე.

△ტიტანის 3D ბეჭდვის საშუალებით, Angel Cycle Works-მა შეძლო ახალი Heaven ველოსიპედის წონის მნიშვნელოვნად შემცირება და დიზაინის ოპტიმიზაცია

3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანი დღევანდელ მაღალი ხარისხის ველოსიპედებში გავრცელებულია. ტიტანი გამოიყენება ძრავებში, მუხრუჭის ბერკეტებში, ღეროებში, გადამრთველის საკიდებსა და სრულ ჩარჩოებშიც კი. ტიტანი ისეთივე მტკიცეა, როგორც ალუმინი და ისეთივე მსუბუქი, როგორც ნახშირბადის ბოჭკო, ნახშირბადის ბოჭკოსთან დაკავშირებული მდგრადობის პრობლემების გარეშე. ველოსიპედების მწარმოებელი Carbon Wasp განმარტავს, თუ რატომ უარს ამბობს ალუმინსა და ნახშირბადის ბოჭკოზე 3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანის გამოყენების სასარგებლოდ თავისი უახლესი სათადარიგო ძრავის მკლავების ასაგებად. Carbon Wasp-მა განაცხადა: „ჩვენ მოვიფიქრეთ ყველანაირი შემოქმედებითი გზა, რომ ძრავა გადაცემათა კოლოფის ლილვზე მიმემაგრებინა ნახშირბადის ბოჭკოს დაჭერის გარეშე, მაგრამ ყოველთვის იყო საჭირო ლითონის ჩანართები და ჩანართების ნახშირბადის ბოჭკოზე მიწებება პრობლემებს შექმნიდა. დაუსრულებელი კითხვები. პროტოტიპების შექმნის შემდეგ, Carbon Wasp-მა აღმოაჩინა, რომ 3D პრინტერით დაბეჭდილი ბადით შევსებული ტიტანის ძრავა ისეთივე მსუბუქია, როგორც ნახშირბადი, მაგრამ უფრო ძლიერია ძალიან დარტყმისადმი მიდრეკილ ადგილებში. ჩვენ კვლავ ვფიქრობთ, რომ ნახშირბადის ბოჭკო საუკეთესოა მრავალი სხვა გამოყენებისთვის.“

სრულ ჩარჩოებზე საუბრისას, ველოსიპედების მწარმოებელი Angel Cycle Works აცხადებს, რომ მათ 3D პრინტერით დაბეჭდეს მთლიანად ტიტანისგან დამზადებული ჩარჩო ერთ მსუბუქ კომპონენტში, რაც რბოლის დროს გადამწყვეტ წამებს ამცირებს და დიზაინის ახალი გეომეტრიის საშუალებას იძლევა. მათი ახალი სუპერბაიკი, სახელწოდებით Heaven, წინა ვერსიასთან შედარებით 400 გრამით მსუბუქია. Pilot-ის მიერ წელს გამოშვებული კიდევ ერთი მთლიანად ტიტანის შენადნობის ჩარჩო Pilot Seiren-ია. საგზაო ველოსიპედის ჩარჩო მთლიანად 3D პრინტერით არის დაბეჭდილი ტიტანისგან (დაყოფილია სამ ნაწილად). კომპანიის თქმით, ტიტანის 3D პრინტერი საშუალებას აძლევს მას ველოსიპედი მოტოციკლეტის პრეფერენციებზე მორგება და ჩარჩოს არ სჭირდება რაიმე საღებავი ან საფარი.

△ველოსიპედების კომპანია Mythos მომხმარებლებს 3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანის ნაწილების ფართო არჩევანს სთავაზობს, მათ შორის ამ საჭის სახელურებს, ხოლო Verve Cycling (მარჯვნივ) ახალ 3D პრინტერით დაბეჭდილ ტიტანის საკინძებს სთავაზობს.

△GKN Aerospace გეგმავს ტეხასის ქარხანაში ახალი მასშტაბური ტიტანის 3D პრინტერის დამატებას

△ვინაიდან NASA-ს მხოლოდ ერთი კომპონენტი სჭირდება, მთვარის გასაშლელი მკლავისთვის ტიტანის კომპონენტების 3D ბეჭდვა ტრადიციულ წარმოებასთან შედარებით უფრო გონივრულია.

● წარმოება

ნახევარგამტარების მწარმოებელი კომპანია ASML ამჟამად ტიტანის მატარებელი უჯრის პრეფორმების (რომლებიც გამოიყენება ვაფლების წარმოებაში) გაყალბების ნაცვლად 3D ბეჭდვას ახორციელებს, რაც ნედლეულის 64%-ს ზოგავს და მათ უფრო სწრაფად მიწოდებას უზრუნველყოფს. ლითონის დანამატების მწარმოებელი კომპანია Norsk Titanium, რომელიც მიმართული ენერგიის დეპონირების (DED) პლატფორმას იყენებს, ნახევარგამტარული ვაფლების წარმოებაში გამოსაყენებლად Ti64-ით ბეჭდავს 80 კილოგრამ (დაახლოებით 176 ფუნტი) თითქმის წმინდა ფორმის პრეფორმებს.

△3D პრინტერით დაბეჭდილი ტიტანის შენადნობის ბორბლის კერის სამაგრი, დამზადებული ვაშინგტონის უნივერსიტეტის მიერ

△ტიტანის ფხვნილი

რამდენიმე კომპანია, მათ შორის Virtual Foundry, ექსტრუდერზე დაფუძნებული შედუღებული დეპონირების მოდელირებისთვის (FDM) ტიტანის მავთულს სთავაზობს. მასალა შეიცავს PLA-ში ჩასმულ ლითონის ფხვნილს და მისი დაბეჭდვა შესაძლებელია FDM პრინტერების გამოყენებით ექსტრუდერის 205°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. შემდგომი დამუშავებისა და შედუღების შემდეგ, ამ ძაფებს შეუძლიათ წარმოქმნან ლითონის ნაწილები 90%-ზე მეტი ლითონის შემცველობით, რაც მათ პროტოტიპების შესაქმნელად შესაფერისს ხდის.

△უნივერსიტეტის ლითონის 3D ბეჭდვის ლაბორატორია, ვაშინგტონის დედამიწის უხვი მასალების განლაგებისა და კვლევის ერთობლივი ცენტრი, ტიტანისგან ნაწილებს ამზადებს

მოკლედ, 3D დაბეჭდილი ტიტანის მომავალი განვითარება იმედისმომცემია და მრავალ სფეროში უფრო დიდ როლს შეასრულებს. უწყვეტი ტექნოლოგიური ინოვაციებისა და გამოყენების გაფართოების გზით, 3D დაბეჭდილი ტიტანი საზოგადოებას უფრო მოსახერხებელ, ეფექტურ და მაღალი ხარისხის ლითონის ნაწილებს მოუტანს.