डेस्कफॅब एक्स१
एफएफ-एम१४०
एफएफ-एम२२०
एफएफ-एम३००
एफएफ-एम४२०
एफएफ-एम८००
टायटॅनियम मिश्रधातू ३डी प्रिंटिंगची उपयोजन क्षेत्रे आणि विकास
टायटॅनियम हा ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये सर्वाधिक वापरल्या जाणाऱ्या धातूंपैकी एक आहे आणि त्याचा उपयोग एरोस्पेस, सांधे बदलण्याची आणि शस्त्रक्रियेची उपकरणे, रेसिंग आणि सायकल फ्रेम्स, इलेक्ट्रॉनिक्स आणि इतर उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या उत्पादनांमध्ये केला जातो. टायटॅनियम आणि टायटॅनियम-आधारित मिश्रधातू त्यांच्या उच्च यांत्रिक शक्ती, उच्च शक्ती-ते-वजन गुणोत्तर आणि स्टेनलेस स्टीलपेक्षा चांगल्या गंज-प्रतिरोधक क्षमतेमुळे विविध उद्योगांमध्ये मौल्यवान मानले जातात. या सामग्रीच्या वापरामुळे रॉकेट आणि विमाने हलकी होऊ शकतात, ज्यामुळे इंधनाची बचत होते आणि पेलोड क्षमता वाढते. याचा उपयोग स्मार्टफोन आणि व्हीआर गॉगल्ससारखी हलक्या वजनाची इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणे बनवण्यासाठी, तसेच वैद्यकीय इम्प्लांट्समध्येही केला जाऊ शकतो. शिवाय, जेव्हा टायटॅनियमचे अंगभूत गुणधर्म ३डी प्रिंटिंगच्या अद्वितीय क्षमतांशी जोडले जातात, तेव्हा त्याचे फायदे आणखी स्पष्ट होतात. तर, ३डी प्रिंटेड टायटॅनियमचे विशिष्ट उपयोग कोणते आहेत? टायटॅनियमचे सामान्य उपयोग कोणते आहेत? प्रिंटरबाजारात आहेत का?
△3D प्रिंटेड टायटॅनियमचे भाग
जीई अॅडिटिव्हचे हिप जॉइंट्स, सायकीचे फॅन ब्लेड्स, आर्कम डार्करचे रॉकेट टिप्स, ३डी सिस्टीम्सचे टायटॅनियम लॅटिस कंपोनंट्स, ईओएसचे टायटॅनियम स्टेंट्स, झेनिथ टेक्नीकाचे सर्जिकल स्पायनल इम्प्लांट्स
३डी प्रिंटिंग यामुळे कच्च्या मालाचा अपव्यय कमी करून टायटॅनियमचे उत्पादन अधिक कार्यक्षमतेने करता येते. एक ॲडिटिव्ह तंत्रज्ञान असल्याने, मेटल ३डी प्रिंटिंगमध्ये सामान्यतः भाग तयार करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या साहित्यासोबतच तुलनेने कमी प्रमाणात आधारभूत संरचनात्मक साहित्याचा वापर केला जातो. ३डी प्रिंटिंगमुळे वजन कमी करण्यासाठी अंतर्गत चॅनेल आणि पोकळ किंवा जाळीने भरलेले भाग यांसारख्या गुंतागुंतीच्या रचना करणे शक्य होते, जे इतर कोणत्याही उत्पादन पद्धतीमध्ये शक्य नाही. कोणतेही साचे किंवा अवजारे नसल्यामुळे, टायटॅनियम ३डी प्रिंटिंगद्वारे रुग्णांसाठी विशिष्ट इम्प्लांट्स, प्रोटोटाइप आणि संशोधन साधने यांसारखे अद्वितीय भाग कमी खर्चात तयार करता येतात. उत्पादन, आरोग्यसेवा, अंतराळ संशोधन आणि इतर अनेक क्षेत्रांना पुढे नेण्यासाठी टायटॅनियम ३डी प्रिंटिंगची असंख्य उदाहरणे आहेत.
३डी प्रिंटिंग टायटॅनियम मिश्रधातूचे उपयोग
△२०२३ मध्ये, पॅनेराईने ३डी प्रिंटेड टायटॅनियम केस असलेले सबमर्सिबल एस ब्राबस PAM01283 सादर केले. उजवीकडील चित्र दाखवते की होल्थिनरिक्स डीकन्स्ट्रक्टेडने पहिले ३डी प्रिंटेड टायटॅनियम घड्याळ लॉन्च केले.
नाविन्यपूर्ण, आणि अनेकदा ग्राहकांच्या गरजेनुसार तयार केलेल्या डिझाइनद्वारे वजनाने हलकी पण मजबूत उत्पादने देण्याच्या आशेने, वैद्यकीय उपकरणे, परफॉर्मन्स सायकली, लक्झरी घड्याळे आणि ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स यांसारखी विविध उत्पादने तयार करण्यासाठी टायटॅनियम ३डी प्रिंटिंगचा आधीच मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.
● अचूक उत्पादने आणि इलेक्ट्रॉनिक उत्पादने
३डी प्रिंटिंगद्वारे अत्यंत पातळ भिंतींचे, गुंतागुंतीचे टायटॅनियमचे भाग तयार करता येतात, जे अनेकदा घड्याळांचे केस बनवण्यासाठी वापरले जातात, जसे की वर दाखवलेल्या पनेराई आणि होल्थिनरिक्स घड्याळांमध्ये. असे म्हटले जाते की टायटॅनियम मिश्रधातूचे वॉच केस हे ॲपल वॉच अल्ट्राचा देखील एक आगामी भाग असेल.
△२०२३ च्या ऑनर मॅजिक V2 फोल्डिंग स्मार्टफोनमध्ये वापरलेले ३डी प्रिंटेड टायटॅनियम अलॉय हिंज शिफ्ट कव्हर
२०२३ मध्ये, स्मार्टफोन निर्माता ऑनरने आपला नवीन फोल्डेबल मॅजिक V2 सादर केला, ज्यामध्ये ३डी-प्रिंटेड टायटॅनियमचे हिंज्ड शिफ्ट कव्हर आहे, जे मागील ॲल्युमिनियम आवृत्तीपेक्षा वजनाने हलके आणि १५०% अधिक मजबूत आहे. ऑनरने सांगितले की, टायटॅनियमचा हा छोटा तुकडा, जो हजारोच्या संख्येने ३डी प्रिंट केला जाऊ शकतो, हा उत्पादनाच्या टिकाऊपणाची आणि सहजपणे फोल्डिंग व अनफोल्डिंगची गुरुकिल्ली आहे.
● वैद्यकीय आणि दंत रोपण
△अमेरिकन ऑर्थोफिक्स मेडिकलच्या ३डी प्रिंटेड टायटॅनियम इम्प्लांट 'कॉन्स्ट्रक्स मिमी टीआय स्पेसर सिस्टीम'ला २०२१ मध्ये यूएस एफडीएने मान्यता दिली.
वैद्यकीय क्षेत्रात, 3D प्रिंटेड टायटॅनियम इम्प्लांट्स मणका, नितंब, गुडघा आणि हात-पाय यांसारख्या अवयवांच्या उपचारांमध्ये यशस्वी ठरले आहेत. याचे कारण म्हणजे या धातूची अंगभूत जैवसुसंगतता आणि उत्तम यांत्रिक गुणधर्म, तसेच गरजेनुसार सच्छिद्र रचना 3D प्रिंट करण्याची क्षमता (ज्यामुळे अस्थी-एकीकरण शक्य होते) आणि रुग्णांना उत्तम परिणाम मिळवून देण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर गरजेनुसार बदल करण्याची सोय. 3D प्रिंटेड टायटॅनियम इम्प्लांट्सना नियामक मान्यता आणि मागणी वाढत आहे. बहुतेक वैद्यकीय इम्प्लांट्स एकाच आजाराने ग्रस्त असलेल्या मोठ्या संख्येने लोकांसाठी बनवलेले असल्यामुळे, ते प्रत्येकासाठी योग्य नसतात. दुर्मिळ आजार असलेल्या लोकांना अनेकदा वगळले जाते. आता, 3D प्रिंटिंगमुळे, प्रत्येक रुग्णासाठी खास डिझाइन केलेले इम्प्लांट्स तयार करणे शक्य झाले आहे.
२०२३ मध्ये, यूकेमधील एका शल्यचिकित्सकाने पूर्वी फ्रॅक्चर झालेल्या मनगटाच्या विकृती सुधारण्यासाठी, रुग्णांनुसार खास तयार केलेल्या ३डी-प्रिंटेड टायटॅनियम प्लेट्सचा वापर करून एकाच दिवशी चार मनगटांच्या शस्त्रक्रिया केल्या. सल्लागार अस्थिरोग शल्यचिकित्सक आणि हात व मनगट विभागाचे क्लिनिकल प्रमुख, डॉ. अक्षय मल्होत्रा म्हणाले: “ही नियोजन प्रक्रिया पूर्ण झाल्यावर, टायटॅनियम पावडर वापरून खास तयार केलेल्या प्लेट्स प्रिंट केल्या जातात, त्यानंतर त्यांची चाचणी केली जाते, त्या यूकेला पाठवल्या जातात आणि शस्त्रक्रियेच्या तयारीसाठी काउंटी हॉस्पिटलमध्ये निर्जंतुक केल्या जातात.”
△कोअरलिंकच्या ३डी प्रिंटेड टायटॅनियम स्क्रूंमध्ये सच्छिद्र रचना असते जी हाडांच्या वाढीस प्रोत्साहन देते, आणि फिंगरकिट कन्सोर्टियमचे नवीन रुग्ण-विशिष्ट टायटॅनियम बोटांचे सांधे
भारतातील मणिपाल हॉस्पिटलमधील डॉक्टरांनी २०२२ मध्ये एका कर्करोगग्रस्त रुग्णावर उपचार करताना ३डी प्रिंटेड टायटॅनियमचा वापर केला, ज्याच्या छातीतील गाठ त्याला पोखरत होती. सर्वसाधारणपणे, या आकाराचे इम्प्लांट मानवी शरीराला पेलण्यासाठी खूप जड असतात, परंतु टायटॅनियम वजनाने हलके आणि अत्यंत मजबूत असल्यामुळे, त्याचे वजन २५० ग्रॅमपेक्षा कमी असते, त्यामुळे शरीराच्या आत इम्प्लांट प्रिंट करण्यासाठी ते आदर्श आहे. ३डी प्रिंटेड इम्प्लांटच्या यशामुळे, तो रुग्ण पूर्णपणे बरा झाला आणि श्वास घेण्यासाठी बाह्य उपकरणांवर अवलंबून न राहता आपल्या सामान्य जीवनात परत येऊ शकला.
△टायटॅनियम ३डी प्रिंटिंगच्या माध्यमातून, एंजल सायकल वर्क्सने नवीन हेवन बाईकचे वजन लक्षणीयरीत्या कमी केले आहे आणि तिचे डिझाइन अधिक अनुकूल बनवले आहे.
आजच्या परफॉर्मन्स बाईक्समध्ये ३डी प्रिंटेड टायटॅनियम सामान्यपणे वापरले जाते. टायटॅनियमचा वापर क्रँक्स, ब्रेक लिव्हर्स, स्टेम्स, डेरेलियर हँगर्स आणि अगदी संपूर्ण फ्रेम्समध्येही केला जातो. टायटॅनियम ॲल्युमिनियमइतकेच मजबूत आणि कार्बन फायबरइतकेच हलके आहे, पण कार्बन फायबरच्या टिकाऊपणाच्या समस्या त्यात नाहीत. बाईक उत्पादक 'कार्बन वास्प'ने स्पष्ट केले आहे की, ते ॲल्युमिनियम आणि कार्बन फायबर सोडून आपले नवीनतम आफ्टरमार्केट क्रँक आर्म्स बनवण्यासाठी ३डी प्रिंटेड टायटॅनियमचा वापर का करत आहेत. कार्बन वास्पने म्हटले: “कार्बन फायबरला न दाबता क्रँकला गिअरबॉक्स शाफ्टवर घट्ट बसवण्यासाठी आम्ही अनेक सर्जनशील मार्ग शोधून काढले, पण त्यासाठी नेहमीच काही धातूचे इन्सर्ट्स आवश्यक होते आणि ते इन्सर्ट्स कार्बन फायबरला चिकटवताना समस्या येत होत्या. या न संपणाऱ्या प्रश्नांनंतर, काही प्रोटोटाइपिंगनंतर कार्बन वास्पला असे आढळले की, ३डी प्रिंटेड लॅटिस-फिल्ड टायटॅनियम क्रँक कार्बनइतकाच हलका आहे, पण ज्या भागांवर जास्त आघात होण्याची शक्यता असते, तिथे तो अधिक मजबूत आहे. आम्हाला अजूनही वाटते की फ्रेमसह इतर अनेक उपयोगांसाठी कार्बन फायबर सर्वोत्तम आहे, पण आम्ही आधीच टायटॅनियमच्या इतर भागांवर काम करत आहोत.”
संपूर्ण फ्रेमबद्दल बोलायचे झाल्यास, बाईक उत्पादक एंजल सायकल वर्क्सने संपूर्ण टायटॅनियम फ्रेम एकाच हलक्या घटकात ३डी प्रिंट केल्याचे म्हटले आहे, ज्यामुळे शर्यतीच्या वेळेत महत्त्वपूर्ण सेकंदांची बचत होते आणि नवीन डिझाइन भूमिती शक्य होते. त्यांची 'हेवन' नावाची नवीन सुपरबाईक मागील आवृत्तीपेक्षा ४०० ग्रॅम हलकी आहे. पायलट कंपनीने या वर्षी सादर केलेल्या आणखी एका संपूर्ण टायटॅनियम मिश्रधातूच्या फ्रेमला 'पायलट सेरेन' म्हणतात. या रोड बाईकची फ्रेम संपूर्णपणे टायटॅनियमपासून ३डी प्रिंट केलेली आहे (तीन भागांमध्ये विभागलेली). कंपनीच्या मते, टायटॅनियम ३डी प्रिंट केल्यामुळे रायडरच्या पसंतीनुसार बाईक सानुकूलित करता येते आणि फ्रेमला कोणत्याही रंगाची किंवा कोटिंगची आवश्यकता नसते.
△सायकल कंपनी मिथोस ग्राहकांना या हँडलबारसह 3D प्रिंटेड टायटॅनियम भागांची श्रेणी उपलब्ध करून देते, तर व्हर्व्ह सायकलिंग (उजवीकडे) नवीन 3D प्रिंटेड टायटॅनियम क्रँक्स सादर करते.
△जीकेएन एरोस्पेस आपल्या टेक्सास येथील कारखान्यात एक नवीन मोठ्या आकाराचा टायटॅनियम ३डी प्रिंटर समाविष्ट करण्याची योजना आखत आहे.
△नासाला फक्त एकाचीच गरज असल्याने, चंद्रावर तैनात करता येणाऱ्या बाहूसाठी टायटॅनियमचे घटक पारंपरिक उत्पादनापेक्षा ३डी प्रिंटिंगने बनवणे अधिक सोयीचे आहे.
● उत्पादन
सेमीकंडक्टर उत्पादक एएसएमएल (ASML) आता वेफर उत्पादनात वापरले जाणारे टायटॅनियम कॅरियर ट्रे प्रीफॉर्म्स फोर्ज करण्याऐवजी ३डी प्रिंटिंगद्वारे तयार करत आहे, ज्यामुळे कच्च्या मालाच्या खर्चात ६४% बचत होत आहे आणि ते अधिक वेगाने वितरित केले जात आहेत. डायरेक्टेड एनर्जी डिपॉझिशन (DED) प्लॅटफॉर्म वापरणारी मेटल ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग कंपनी नॉर्स्क टायटॅनियम, सेमीकंडक्टर वेफर उत्पादनात वापरण्यासाठी Ti64 वापरून ८० किलोग्रॅम (अंदाजे १७६ पाउंड) वजनाचे नियर-नेट शेप प्रीफॉर्म्स प्रिंट करत आहे.
△वॉशिंग्टन विद्यापीठाने निर्मित केलेले ३डी प्रिंटेड टायटॅनियम मिश्रधातूचे व्हील हब ब्रॅकेट
△टायटॅनियम पावडर
△वॉशिंग्टन जॉइंट सेंटर फॉर अर्थ अबंडंट मटेरियल्स डिप्लॉयमेंट अँड रिसर्च येथील युनिव्हर्सिटी मेटल ३डी प्रिंटिंग प्रयोगशाळा टायटॅनियमपासून भाग बनवते.