Oqsma ta' applikazzjoni u żvilupp tal-istampar 3D tal-liga tat-titanju

It-titanju huwa wieħed mill-metalli l-aktar użati komunement fil-manifattura addittiva u jintuża fl-aerospazju, fis-sostituzzjoni tal-ġogi u fl-għodod kirurġiċi, fil-frejms tat-tlielaq u tar-roti, fl-elettronika u fi prodotti oħra ta' prestazzjoni għolja. It-titanju u l-ligi bbażati fuq it-titanju huma apprezzati minn diversi industriji għas-saħħa mekkanika għolja tagħhom, il-proporzjon għoli ta' saħħa għall-piż, u reżistenza aħjar għall-korrużjoni mill-istainless steel. L-użu ta' dan il-materjal jista' jagħmel ir-rokits u l-inġenji tal-ajru eħfef, u b'hekk jiffranka l-fjuwil u jżid il-kapaċità tat-tagħbija. Jista' jintuża wkoll biex jagħmel elettronika eħfef bħal smartphones u nuċċalijiet VR, kif ukoll f'impjanti mediċi. Barra minn hekk, meta l-proprjetajiet inerenti tat-titanju jiġu kkombinati mal-kapaċitajiet uniċi tal-istampar 3D, il-vantaġġi jkunu saħansitra aktar ovvji. Allura, x'inhuma l-użi speċifiċi tat-titanju stampat 3D? X'inhuma l-użi komuni tat-titanju Stampaturqiegħed fis-suq?

△Partijiet tat-titanju stampati 3D

Ġogi tal-ġenbejn minn GE Additive, xfafar tal-fann minn Sciaky, ponot tar-rokits minn Arcam Darker, komponenti tal-kannizzata tat-titanju minn 3D Systems, stents tat-titanju minn EOS, impjanti spinali kirurġiċi minn Zenith Tecnica

Stampar 3D jippermetti manifattura aktar effiċjenti tat-titanju filwaqt li jnaqqas l-iskart tal-materja prima. Bħala teknoloġija addittiva, l-istampar 3D tal-metall tipikament juża biss il-materjali meħtieġa biex tinbena l-parti, flimkien ma' ammont relattivament żgħir ta' materjal strutturali ta' appoġġ. L-istampar 3D jippermetti wkoll disinji kumplessi, bħal kanali interni u partijiet vojta jew mimlija b'kannizzata biex jitnaqqas il-piż, li mhumiex possibbli b'xi metodu ieħor ta' manifattura. Minħabba li m'hemm l-ebda forom jew għodda, l-istampar 3D tat-titanju jista' joħloq partijiet uniċi b'mod kosteffettiv bħal impjanti speċifiċi għall-pazjent, prototipi, u għodod ta' riċerka. Hemm għadd kbir ta' eżempji ta' stampar 3D tat-titanju biex javvanza l-manifattura, il-kura tas-saħħa, l-esplorazzjoni tal-ispazju u aktar.

Użi tal-liga tat-titanju tal-istampar 3D

△Fl-2023, Panerai ħarġet is-Submersible S Brabus PAM01283 mgħammra b'kaxxa tat-titanju stampata 3D. L-istampa fuq il-lemin turi li Holthinrichs Deconstructed nediet l-ewwel arloġġ tat-titanju stampat 3D.

L-istampar 3D tat-titanju diġà jintuża ħafna biex jipproduċi prodotti diversi bħal apparati mediċi, roti ta’ prestazzjoni għolja, arloġġi lussużi u elettronika għall-konsumatur, bit-tama li jinkisbu prodotti ħfief iżda b’saħħithom permezz ta’ disinji innovattivi, ħafna drabi personalizzati.

● Prodotti ta' preċiżjoni u prodotti elettroniċi

L-istampar 3D jista’ jipproduċi partijiet tat-titanju b’ħitan irqaq ħafna u kumplessi, li ħafna drabi jintużaw biex isiru kaxxi tal-arloġġi, bħall-arloġġi Panerai u Holthinrichs murija hawn fuq. Jingħad li l-kaxxi tal-arloġġi tal-liga tat-titanju se jkunu wkoll parti li ġejja mill-Apple Watch Ultra.

△Għatu tal-bidla taċ-ċappetta tal-liga tat-titanju stampat bi 3D użat fl-ismartphone li jintrewa Honor Magic V2 tal-2023

Fl-2023, il-manifattur tal-ismartphones Honor nieda l-Magic V2 li jintrewa l-ġdid tiegħu, li fih għatu tal-lieva tal-bidla b'ċappetti tat-titanju stampat biċ-ċappetti 3D li huwa eħfef u 150% aktar b'saħħtu mill-verżjoni preċedenti tal-aluminju. Honor qal li din il-biċċa żgħira tat-titanju, li tista' tiġi stampata biċ-ċappetti 3D f'għexieren ta' eluf, hija ċ-ċavetta għad-durabbiltà tal-prodott u t-tinwi u l-ftuħ bla xkiel.

● Impjanti mediċi u dentali

△L-impjant tat-titanju stampat 3D ta' American Orthofix Medical, is-Sistema Construx Mimi Ti Spacer, ġie approvat mill-FDA tal-Istati Uniti fl-2021

Fl-industrija medika, l-impjanti tat-titanju stampati bi stampar 3D kellhom suċċess f'applikazzjonijiet tas-sinsla tad-dahar, tal-ġenbejn, tal-irkopptejn u tal-estremitajiet minħabba l-bijokompatibilità inerenti tal-metall u l-proprjetajiet mekkaniċi tajbin, flimkien mal-abbiltà li jiġu stampati bi stampar 3D strutturi porużi apposta (b'hekk jippermettu l-osseointegrazzjoni) u l-personalizzazzjoni tal-massa għal riżultati aħjar għall-pazjenti. L-impjanti tat-titanju stampati bi stampar 3D qed jiksbu approvazzjoni u domanda regolatorja. Peress li ħafna mill-impjanti mediċi huma magħmula biex ikopru numru kbir ta' nies bl-istess kundizzjoni, mhumiex adattati għal kulħadd. Nies b'mard rari ħafna drabi jiġu esklużi. Issa, bl-istampar 3D, huwa possibbli li jiġu prodotti impjanti ddisinjati speċifikament għal pazjenti individwali.

Fl-2023, kirurgu fir-Renju Unit wettaq erba’ operazzjonijiet tal-polz fl-istess jum, bl-użu ta’ pjanċi tat-titanju stampati bi 3D speċifiċi għall-pazjent biex jikkoreġi deformitajiet tal-polz li qabel kienu miksura. Dr Akshay Malhotra, kirurgu ortopediku konsulent u kap kliniku għall-idejn u l-polz, qal: “Ladarba dan il-proċess ta’ ppjanar ikun komplut, pjanċi magħmulin apposta jiġu stampati bl-użu ta’ trab tat-titanju, imbagħad jiġu ttestjati, mibgħuta lejn ir-Renju Unit u sterilizzati fl-Isptar tal-Kontea bi tħejjija għall-operazzjoni.”

Il-viti tat-titanju stampati bi 3D ta' CoreLink għandhom struttura poruża li tippromwovi t-tkabbir tal-għadam, u l-ġonot tas-swaba' tat-titanju ġodda speċifiċi għall-pazjent tal-FingerKit Consortium

It-tobba fl-Isptar Manipal fl-Indja użaw titanju stampat bi 3D meta kkuraw pazjent bil-kanċer li t-tumur tiegħu kien qed jeqred sidru fl-2022. Ġeneralment, impjanti ta’ dan id-daqs ikunu tqal wisq biex il-ġisem tal-bniedem jifilħuh, iżda minħabba li t-titanju huwa ħafif u b’saħħtu ħafna, u jiżen inqas minn 250 gramma, huwa ideali għall-istampar ta’ impjanti ġewwa l-ġisem. Bis-saħħa tas-suċċess tal-impjant stampat bi 3D, il-pazjent irkupra kompletament u seta’ jirritorna għall-ħajja normali tiegħu mingħajr ma jiddependi fuq magni esterni biex jgħinuh jieħu n-nifs.

△Permezz tal-istampar 3D tat-titanju, Angel Cycle Works irnexxielha tnaqqas b'mod sinifikanti l-piż u tottimizza d-disinn tar-rota l-ġdida Heaven

It-titanju stampat bi 3D huwa komuni fir-roti tal-prestazzjoni tal-lum. It-titanju jintuża fil-krankijiet, fil-lievi tal-brejkijiet, fi zkuk, fil-hangers tad-derailleur, u anke fil-frejms sħaħ. It-titanju huwa b'saħħtu daqs l-aluminju u ħafif daqs il-fibra tal-karbonju, mingħajr il-kwistjonijiet ta' sostenibbiltà tal-fibra tal-karbonju. Il-manifattur tar-roti Carbon Wasp jispjega għaliex qed jabbanduna l-aluminju u l-fibra tal-karbonju favur l-użu tat-titanju stampat bi 3D biex jibni l-aħħar crank arms aftermarket tiegħu. Carbon Wasp qal: "Ħriġna b'kull tip ta' modi kreattivi biex inwaħħlu l-krank max-xaft tal-gearbox mingħajr ma nagħfsu l-fibra tal-karbonju, iżda dejjem kien hemm xi inserzjonijiet tal-metall meħtieġa, u t-twaħħil tal-inserzjonijiet mal-fibra tal-karbonju kien ikollu problemi. Għall-mistoqsijiet bla tmiem. Wara xi prototipi, Carbon Wasp sab li krank tat-titanju mimli b'kannizzata stampat bi 3D huwa ħafif daqs il-karbonju iżda aktar b'saħħtu f'żoni suxxettibbli ħafna għall-impatti. Għadna naħsbu li l-fibra tal-karbonju hija l-aħjar għal ħafna użi oħra. Materjali, inkluż il-frejm, iżda diġà qed naħdmu fuq partijiet oħra tat-titanju."

Meta nitkellmu dwar frejms sħaħ, il-manifattur tar-roti Angel Cycle Works jgħid li stampa 3D qafas kollu tat-titanju f'komponent wieħed ħafif, li jnaqqas sekondi kruċjali mill-ħinijiet tat-tlielaq u jippermetti ġeometriji ġodda tad-disinn. Is-superbike l-ġdida tiegħu, imsejħa Heaven, hija 400 gramma eħfef mill-verżjoni preċedenti. Qafas ieħor kollu tal-liga tat-titanju mniedi minn Pilot din is-sena jissejjaħ Pilot Seiren. Il-qafas tar-rota tat-triq huwa stampat kompletament bit-3D mit-titanju (maqsum fi tliet partijiet). Il-kumpanija tgħid li l-istampar 3D tat-titanju jippermettilha tippersonalizza r-rota skont il-preferenza taċ-ċiklist, u l-qafas ma jeħtieġ l-ebda żebgħa jew kisi.

Il-kumpanija tar-roti Mythos toffri lill-klijenti firxa ta’ partijiet tat-titanju stampati bit-3D, inklużi dawn il-manubriji, filwaqt li Verve Cycling (lemin) toffri krankijiet ġodda tat-titanju stampati bit-3D.

△GKN Aerospace qed tippjana li żżid printer 3D tat-titanju fuq skala kbira ġdida fil-fabbrika tagħha f'Texas

Peress li n-NASA teħtieġ waħda biss, l-istampar 3D ta' komponenti tat-titanju għad-driegħ lunari jagħmel aktar sens mill-manifattura tradizzjonali.

● Manifattura

Il-manifattur tas-semikondutturi ASML issa qed jistampa 3D minflok ma jifforġa preformi tat-trejs tat-trasportatur tat-titanju (użati fil-produzzjoni tal-wejfers), u b'hekk jiffranka 64% fil-materja prima u jwassalhom aktar malajr. Norsk Titanium, kumpanija tal-manifattura ta' addittivi tal-metall li tuża pjattaforma ta' depożizzjoni ta' enerġija diretta (DED), qed tistampa 80 kilogramma (madwar 176 libbra) ta' preformi kważi b'forma netta bit-Ti64 għall-użu fil-produzzjoni tal-wejfers tas-semikondutturi.

△Bracket taċ-ċentru tar-rota tal-liga tat-titanju stampat 3D manifatturat mill-Università ta' Washington

△Trab tat-titanju

Diversi kumpaniji, inkluż Virtual Foundry, joffru wajer tat-titanju għall-immudellar tad-depożizzjoni mdewba (FDM) ibbażat fuq estrużur. Il-materjal fih trab tal-metall inkorporat fil-PLA u jista' jiġi stampat bl-użu ta' printers FDM f'temperaturi tal-estrużur 'il fuq minn 205 °C. Wara l-ipproċessar wara u s-sinterizzazzjoni, dawn il-filamenti jistgħu jipproduċu partijiet tal-metall b'kontenut ta' metall ta' aktar minn 90%, u dan jagħmilhom adattati għall-prototipar.

Laboratorju tal-istampar 3D tal-metall tal-Università, iċ-Ċentru Konġunt ta' Washington għall-Użu u r-Riċerka ta' Materjali Abbundanti fid-Dinja, jagħmel partijiet mit-titanju

Fil-qosor, l-iżvilupp futur tat-titanju stampat bi 3D huwa mimli tama u se jkollu rwol akbar f'ħafna oqsma. Permezz ta' innovazzjoni teknoloġika kontinwa u espansjoni tal-applikazzjoni, it-titanju stampat bi 3D se jġib partijiet tal-metall aktar konvenjenti, effiċjenti u ta' kwalità għolja lis-soċjetà.