Leave Your Message

Zeviyên serîlêdanê û pêşkeftina çapkirina 3D ya alloy a tîtanyûmê

2024-07-24

Tîtanyûm yek ji metalên herî zêde tê bikaranîn di çêkirina lêzêdekirinê de ye û di amûrên hewavaniyê, guheztina movikan û amûrên neştergeriyê, çarçoveyên pêşbirk û bisiklêtan, elektronîk û hilberên din ên performansa bilind de tê bikaranîn. Titanyûm û alavên li ser bingeha tîtanyûmê ji hêla gelek pîşesaziyan ve ji ber hêza wan a mekanîkî ya bilind, rêjeya hêz-bi-giraniyê ya bilind, û berxwedana wan a çêtir a li hember korozyonê ji pola zengarnegir têne nirxandin. Bikaranîna vê materyalê dikare roket û balafiran siviktir bike, bi vî rengî sotemeniyê teserûf bike û kapasîteya barkêşiyê zêde bike. Ew dikare ji bo çêkirina elektronîkên siviktir ên wekî têlefonên jîr û çavikên VR, û her weha di împlantên bijîşkî de jî were bikar anîn. Wekî din, dema ku taybetmendiyên xwerû yên tîtanyûmê bi şiyanên bêhempa yên çapkirina 3D re werin hev kirin, avantaj dê hîn eşkeretir bibin. Ji ber vê yekê, karanînên taybetî yên tîtanyûma çapkirî ya 3D çi ne? Tîtanyûmên hevpar çi ne? Çapkarli sûkê ye?

 

img1nmp

△Parçeyên tîtanyûmê yên çapkirî yên 3D

Girêkên ranan ji GE Additive, perên fanosê ji Sciaky, serê rokêtan ji Arcam Darker, pêkhateyên tora tîtanyûmê ji 3D Systems, stentên tîtanyûmê ji EOS, împlantên stûnê yên neştergerî ji Zenith Tecnica


Çapkirina 3D dihêle ku çêkirina tîtanîûmê bi bandortir bibe û di heman demê de bermayiyên madeyên xav kêm bike. Wekî teknolojiyek lêzêdekirinê, çapkirina 3D ya metal bi gelemperî tenê materyalên ku ji bo çêkirina perçeyê hewce ne, digel mîqdarek nisbeten piçûk a materyalê avahiyê yê piştgirî bikar tîne. Çapkirina 3D di heman demê de sêwiranên tevlihev, wekî kanalên navxweyî û perçeyên vala an jî yên tijî torê, dihêle ku giraniya wan kêm bibe, ku bi tu rêbaza din a çêkirinê ne mimkûn in. Ji ber ku qalib an amûr tune ne, çapkirina 3D ya tîtanîûm dikare bi lêçûnek bi bandor perçeyên yekta yên wekî împlantên taybetî yên nexweşan, prototîp û amûrên lêkolînê biafirîne. Nimûneyên bêhejmar ên çapkirina tîtanîûmê yên 3D hene ku çêkirin, lênihêrîna tenduristiyê, keşifkirina fezayê û hêj bêtir pêşve bibin.

 

Bikaranîna alloy tîtanyûmê ya çapkirina 3D

img24f7

△Di sala 2023an de, Panerai Submersible S Brabus PAM01283 derxist ku bi qalikek tîtanîûmê ya çapkirî ya 3D ve hatî sazkirin. Wêneya li rastê nîşan dide ku Holthinrichs Deconstructed yekem saeta tîtanîûmê ya çapkirî ya 3D derxist.


Çapkirina 3D ya Tîtanyûmê ji niha ve bi berfirehî ji bo hilberandina hilberên cûrbecûr ên wekî amûrên bijîşkî, bisiklêtên performansê, demjimêrên luks û elektronîkên xerîdar tê bikar anîn, bi hêviya ku hilberên sivik lê bihêz bi rêya sêwiranên nûjen, pir caran xwerû, radest bikin.


● Berhemên rast û berhemên elektronîkî


Çapkirina 3D dikare perçeyên tîtanîûm ên tevlihev û dîwar-tenik çêbike, ku pir caran ji bo çêkirina qapaxên saetan têne bikar anîn, wekî saetên Panerai û Holthinrichs ên li jor hatine nîşandan. Tê gotin ku qapaxên saetên ji alloy tîtanîûmê jî dê beşek pêşerojê ya Apple Watch Ultra bin.


img3itx

△Qapeka guheztina menteşeyê ya tîtanîûmê ya çapkirî ya 3D ku di smartphoneya pêçayî ya Honor Magic V2 ya 2023-an de tê bikar anîn

 

Di sala 2023an de, çêkerê telefonên jîr Honor Magic V2 ya xwe ya pêçayî derxist, ku tê de qapaxek guheztina bi menteşe ya tîtanîûmê ya bi çapkirina 3D heye ku ji guhertoya alumînyûmê ya berê siviktir û %150 bihêztir e. Honor got ku ev perçeya piçûk a tîtanîûmê, ku dikare bi deh hezaran bi çapkirina 3D were çap kirin, mifteya domdariya hilberê û pêçandin û vekirina nerm a wê ye.


● Împlantên bijîşkî û diranan

img4wiy

△Împlanta tîtanîûmê ya çapkirî ya 3D ya American Orthofix Medical Construx Mimi Ti Spacer System di sala 2021an de ji hêla FDA ya Dewletên Yekbûyî ve hate pejirandin


Di pîşesaziya bijîşkî de, împlantên tîtanîûmê yên çapkirî yên 3D di sepanên stû, ran, çok û lingan de ji ber biyohevhatina xwerû ya metal û taybetmendiyên mekanîkî yên baş, digel şiyana çapkirina avahiyên poroz ên xwerû yên 3D (bi vî rengî osseointegrasyonê çalak dike) û xwerûkirina girseyî ji bo encamên çêtir ên nexweşan, di sepanên stû, ran, çok û lingan de serketî bûne. Împlantên tîtanîûmê yên çapkirî yên 3D pejirandin û daxwazek rêziknameyî bi dest dixin. Ji ber ku piraniya împlantên bijîşkî ji bo vegirtina hejmareke mezin ji mirovên bi heman rewşê têne çêkirin, ew ji bo her kesî ne guncaw in. Kesên bi nexweşiyên kêm pir caran têne derxistin. Niha, bi çapkirina 3D, gengaz e ku împlantên ku bi taybetî ji bo nexweşên takekesî hatine çêkirin werin hilberandin.


Di sala 2023an de, cerrahekî li Keyaniya Yekbûyî di heman rojê de çar emeliyatên destan pêk anîn, bi karanîna plakayên tîtanîûmê yên bi çapkirina 3D-yê yên taybetî yên nexweşan da ku deformasyonên destan ên berê şikestî rast bikin. Dr Akshay Malhotra, şêwirmendê cerrahê ortopedîk û rêberê klînîkî yê dest û milan, got: "Dema ku ev pêvajoya plansaziyê qediya, plakayên taybetî bi karanîna toza tîtanîûmê têne çap kirin, dûv re têne ceribandin, ji Keyaniya Yekbûyî re têne şandin û li Nexweşxaneya Wîlayetê ji bo amadekariya emeliyatê têne sterîl kirin."


img5u8x

△Vîsên tîtanî yên çapkirî yên 3D yên CoreLink xwedî avahiyek poroz in ku mezinbûna hestî pêş dixe, û movikanên tiliyên tîtanî yên nû yên taybetî yên nexweşan ên FingerKit Consortium


Doktorên Nexweşxaneya Manipal li Hindistanê di sala 2022an de dema ku nexweşekî penceşêrê ku tumora wî sînga wî xera dikir derman kirin, tîtanîuma çapkirî ya 3D bikar anîn. Bi gelemperî, împlantên bi vî rengî ji bo laşê mirov pir giran in, lê ji ber ku tîtanîum sivik û pir xurt e, giraniya wê ji 250 gramî kêmtir e, ew ji bo çapkirina împlantan di hundurê laş de îdeal e. Bi saya serkeftina împlanta çapkirî ya 3D, nexweş bi tevahî baş bû û bêyî ku xwe bispêre makîneyên derveyî da ku alîkariya nefesgirtinê bike, karîbû vegere jiyana xwe ya normal.


Di rêze ceribandinên bi karanîna hestiyên talusê yên tîtanîûmî yên çapkirî yên 3D yên taybetî yên nexweşan ji bo emeliyata guhertina hestiyê çokê de encamên erênî hatine bidestxistin. Guhertina hestî tê vê wateyê ku nexweş ne ​​hewceyî guhertina tevahî ya çokê ne. Talus taybetmendiyek anatomîkî ya taybetî ya nexweş e ku divê li gorî anatomiya taybetî ya nexweş were sererast kirin. Daneyên tomografiya kompîturê ya nexweş ji bo sêwirandina bêhempa ya beşên 3D têne bikar anîn.

FDA ya Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê di sala 2023-an de împlantên tîtanîyûmê yên çapkirî yên 3D pejirand, ku bi giranî împlantên spinal vedihewîne.

■Restor3d dê di sala 2023an de were pejirandin da ku yekem cîhaza taybetî ya nexweş a bi tevahî metalî (tîtanyûm) ji bo emeliyata guhertina çokê bi çapkirina 3D hilberîne.
■ Sîstema hevgirtina movikan a sakroiliak a tîtanîûmê ya çapkirî ya 3D ya SurGenTec, TiLink-P, dê di sala 2023an de lîsans bistîne.
■FloSpin e dê di sala 2023an de ji bo împlantek çapkirî ya 3D ji bo piştgiriya stûnê, ku jê re Sîstema Qefesê Servîkal a Tri-Largo tê gotin, pejirandina FDA werbigire.
■ Sîstema hevgirtina navbera laşên serviksê ya 3D ya Eminent Spine ya bi çapkirina tîtanîûmê ya 3D ya çapkirî dê di sala 2023an de ji aliyê FDA ve were pejirandin.
■ Sîstema dûrkera serviksê ya tîtanîûmê ya çapkirî ya 3D ya Blackhawk Ti ya ChoiceSpine dê di sala 2023an de ji aliyê FDA ve were pejirandin.
■ Sîstema hevgirtina movikan a sakroiliak a Siber Ti ya CoreLink (împlanta tîtanîûmê ya bi poroz, rûbera nanoyê, çapkirî ya 3D) dê di sala 2023an de ji aliyê FDA ve were pejirandin.

● Bisîklet

img6ujp

△Bi rêya çapkirina 3D ya tîtanîyûmê, Angel Cycle Works karibû giraniya bisiklêta nû ya Heaven bi girîngî kêm bike û sêwirana wê baştir bike.


Tîtanyûma çapkirî ya 3D di motorsîkletên performansê yên îroyîn de gelemper e. Tîtanyûm di krank, leverên firênê, stûn, daliqên derailleur, û tewra di çarçoveyên tevahî de tê bikar anîn. Tîtanyûm bi qasî aluminiumê xurt û bi qasî fîbera karbonê sivik e, bêyî pirsgirêkên domdariyê yên fîbera karbonê. Hilberînerê motorsîkletan Carbon Wasp rave dike çima ew dev ji aluminium û fîbera karbonê berdide û tîtanyûma çapkirî ya 3D bikar tîne da ku destên krankê yên piştî-firotanê yên herî dawî çêbike. Carbon Wasp got: "Me bi her cûre rêbazên afirîner hatin ku krankê bi şafta qutiya gearboxê ve girêbide bêyî ku fîbera karbonê bipêçe, lê her gav hin pêvekên metalî hewce bûn, û zeliqandina pêvekan bi fîbera karbonê dê pirsgirêkan çêbike. Ji bo pirsên bêdawî. Piştî hin prototîpkirinê, Carbon Wasp dît ku krankek tîtanyûmê ya bi şebekeya çapkirî ya 3D tijî bi qasî karbonê sivik e lê di deverên pir meyldarê bandorê de xurttir e. Em hîn jî difikirin ku fîbera karbonê ji bo gelek karanînên din çêtirîn e. materyalên, di nav de çarçove, di nav de, lê em jixwe li ser perçeyên din ên tîtanyûmê dixebitin."


Derbarê çarçoveyên tevahî de, hilberînerê bisiklêtê Angel Cycle Works dibêje ku wan çarçoveyek bi tevahî ji tîtanyûmê di yek pêkhateyek sivik de bi 3D çap kiriye, ku saniyeyên girîng ji demên pêşbirkê kêm dike û geometrîyên sêwirana nû peyda dike. Superbikeya wê ya nû, bi navê Heaven, 400 gram ji guhertoya berê siviktir e. Çarçoveyek din a bi tevahî ji tîtanyûmê ku Pilot îsal derxistiye holê bi navê Pilot Seiren e. Çarçoveya bisiklêta rê bi tevahî ji tîtanyûmê (ku li sê beşan dabeş bûye) bi çapkirina 3D hatiye çapkirin. Şîrket dibêje çapkirina tîtanyûmê ya 3D dihêle ku ew bisiklêtê li gorî tercîha siwarvan xweş bike, û çarçove ne hewceyî boyax an pêçandinê ye.


img7u2r

△Şirketa bisiklêtê Mythos cûrbecûr parçeyên tîtanîûm ên çapkirî yên 3D pêşkêşî xerîdaran dike, di nav de ev destgir, di heman demê de Verve Cycling (rast) krankên tîtanîûm ên çapkirî yên 3D pêşkêşî dike.


Tim Blankers ê Pilotê got: "Pêvajoya çapkirinê dikare qalindahiya dîwaran a ziravtir hilberîne, di encamê de çarçoveyek siviktir û bihêztir bêyî xalên stresê çêdibe. Giraniya çarçovê hinekî ji kîloyekê zêdetir e. Pilot dikare li cihê ku hişkbûn hewce ye materyalê lê zêde bike, da ku veguhestina hêzê baştir bike."

● Hewayî

img8viq

△GKN Aerospace plan dike ku çapkerek 3D ya tîtanîûmê ya mezin li kargeha xwe ya Teksasê zêde bike

 
Di pîşesaziya hewavaniyê de, hin parçeyên ku bi karanîna lêzêdekirinê yên li ser bingeha tîtanyûmê hatine çêkirin niha di karanîna bazirganî û leşkerî de ne, û gelek prototîpên din di pêvajoya wergirtina sertîfîkaya FAA de ne. Çend hilberînerên peymanî yên ku li ser bazarên hewavaniyê, parastinê û fezayê disekinin, di nav de Primus Aerospace, StarHagen Aerospace û Zeda, li çapkerên 3D veberhênan kirine ku dikarin pêkhateyên tîtanyûmê ji bo prototîp û parçeyên dawîn hilberînin.

Di sala 2023an de, GKN Aerospace planên xwe yên avakirina şaneyek çapkirina 3D ya mezin wekî beşek ji navenda teknolojiya gerdûnî ya nû li Teksasê ragihand ku dê avahiyên balafirên tîtanyûmê yên bi çapkirina 3D çap bike. Çapkera bi navê Cell 3 dikare perçeyên tîtanyûmê yên heta pênc metre dirêj çap bike.

img9sw4

△Ji ber ku NASA tenê pêdiviya wê bi yekê heye, çapkirina 3D ya pêkhateyên tîtanyûmê ji bo baskê vekişîner ê heyvê ji çêkirina kevneşopî maqûltir e.

 

● Çêkirin

 

Hilberînerê nîvconductor ASML niha li şûna çêkirina pêşformên tepsiya hilgirê tîtanîûmê (ku di hilberîna waferan de têne bikar anîn) çapkirina 3D dike, bi vî awayî %64 di madeyên xav de teserûf dike û wan zûtir radest dike. Norsk Titanium, şîrketek hilberîna lêzêdekirina metalê ku platformek danîna enerjiya rasterast (DED) bikar tîne, 80 kîlogram (nêzîkî 176 pound) pêşformên şeklê nêzîkî torê bi Ti64 çap dike da ku di hilberîna waferên nîvconductor de were bikar anîn.


Norsk bi hevkarê xwe yê Holandî Hittech Group re xebitî da ku prefab pêş bixe, ku Norsk dibêje di pergalên lîtografiyê yên ASML de tê bikar anîn. ASML, ku ew jî li Holendayê ye, di çend salên borî de ji ber kêmbûna çîpan yek ji pargîdaniyên herî zêde nîqaş li seranserê cîhanê bûye. ASML bi hilberîna makîneyên lîtografiyê yên ultraviyole yên ekstrem (EUV) yên cîhanê navdar e.

img103qj

△Kurteya navenda çerxa alloy a tîtanîûmê ya çapkirî ya 3D ji hêla Zanîngeha Washingtonê ve hatî çêkirin

 

Hêza Deryayî ya Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê (HDYA) jî ji bo teserûfa dem û pereyan û jiholêrakirina girêdayîbûna bi zincîrên dabînkirinê yên biyanî, berê xwe dide tîtanîuma çapkirî ya 3D. Hêza Deryayî ya Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê bi demên dirêj ên pêşengiyê û zincîreke dabînkirinê re rû bi rû ye ku madeyên xav ên tîtanîuma biha û karbon-zêde bikar tîne. Lê di demek nêzîk de, bi hevkarên nû IperionX ji bo toza tîtanîuma vegerandî û Carver Pump ji bo çêkirina lêzêdekirinê, Hêza Deryayî dê bikaribe demên pêşengiyê yên parçeyên krîtîk bi girîngî kêm bike, hebûna alavan zêde bike, û bi awayekî domdar vegere piştgiriya zincîra dabînkirinê ya Metala tîtanîuma krîtîk a Amerîkayê.

Materyalê tîtanyûmê

img11n9j

△Toza tîtanyûmê

 

Tîtanîuma saf bi gelemperî di sepanên endezyariyê de nayê bikar anîn, lê di bazara biyopizîşkî de gelemperî ye, di parçeyên wekî împlantên çok û ran de tê bikar anîn. Alavên li ser bingeha tîtanyûmê tevliheviyên kontrolkirî yên pêkhateyên metalî ne ku taybetmendiyên mekanîkî yên taybetî peyda dikin. Ew bi berfirehî di pîşesaziyên ku hewce ne ku taybetmendiyên parçeyên taybetî bi dest bixin de têne bikar anîn. Pêşkêşkerên materyalên metalî ku demek dirêj e tîtanyûm ji bo rijandinê ji hilberîneran re peyda kirine, niha materyalên ku bi taybetî ji bo çêkirina lêzêdekirinê hatine çêkirin pêşkêş dikin. Û toza tîtanyûmê ya amadekirî.

Çend şîrket, di nav de Virtual Foundry, têlên tîtanîyûmê ji bo modelkirina danîna helandî ya li ser bingeha ekstruderê (FDM) pêşkêş dikin. Materyal toza metalê ya ku di PLA de hatiye bicihkirin dihewîne û dikare bi karanîna çapkerên FDM di germahiyên ekstruderê yên li jor 205 °C de were çap kirin. Piştî pêvajoya piştî-pêvajoyê û sinterkirinê, ev fîlament dikarin perçeyên metal bi naveroka metalê ya ji %90 zêdetir hilberînin, ku wan ji bo prototîpkirinê guncan dike.

img122wa

△Laboratuwara çapkirina metalê ya 3D ya zanîngehê, Navenda Hevbeş a Washingtonê ji bo Bicîhkirin û Lêkolîna Materyalên Zêde yên Erdê, parçeyan ji tîtanyûmê çêdike


Bi kurtasî, pêşveçûna pêşerojê ya tîtanyûma çapkirî ya 3D tijî hêviyê ye û dê di gelek waran de roleke mezintir bilîze. Bi saya nûjeniya teknolojîk a domdar û berfirehkirina sepandinê, tîtanyûma çapkirî ya 3D dê perçeyên metal ên hêsantir, bikêrtir û bi kalîtetir bîne civakê.