DeskFab X1
FF-M140
FF-M220
FF-M300
FF-M420
FF-M800
Области применения и развитие 3D-печати титановыми сплавами
Титан — один из наиболее часто используемых металлов в аддитивном производстве и применяется в аэрокосмической отрасли, производстве эндопротезов суставов и хирургических инструментов, гоночных и велосипедных рам, электронике и других высокоэффективных изделиях. Титан и титановые сплавы ценятся различными отраслями промышленности за высокую механическую прочность, высокое соотношение прочности к весу и лучшую коррозионную стойкость, чем у нержавеющей стали. Использование этого материала позволяет облегчить ракеты и самолеты, тем самым экономя топливо и увеличивая полезную нагрузку. Его также можно использовать для изготовления более легкой электроники, такой как смартфоны и очки виртуальной реальности, а также в медицинских имплантатах. Более того, когда присущие титану свойства сочетаются с уникальными возможностями 3D-печати, преимущества становятся еще более очевидными. Итак, каковы конкретные области применения титана, напечатанного на 3D-принтере? Какие распространенные виды титана используются? ПринтерЕсть ли что-нибудь на рынке?
△Детали из титана, напечатанные на 3D-принтере
Тазобедренные суставы от GE Additive, лопатки вентилятора от Sciaky, наконечники ракетных двигателей от Arcam Darker, титановые решетчатые компоненты от 3D Systems, титановые стенты от EOS, хирургические спинальные имплантаты от Zenith Tecnica
3D-печать Это позволяет более эффективно производить титан, одновременно сокращая отходы сырья. Как аддитивная технология, 3D-печать металлом обычно использует только необходимые для создания детали материалы, а также относительно небольшое количество вспомогательного конструкционного материала. 3D-печать также позволяет создавать сложные конструкции, такие как внутренние каналы и полые или решетчатые детали, заполняющие пространство, что невозможно при использовании других методов производства. Поскольку отсутствуют формы и оснастка, 3D-печать титаном позволяет экономически эффективно создавать уникальные детали, такие как имплантаты для конкретных пациентов, прототипы и исследовательские инструменты. Существует бесчисленное множество примеров использования 3D-печати титаном для развития производства, здравоохранения, освоения космоса и многого другого.
Применение титанового сплава в 3D-печати
△В 2023 году Panerai выпустила модель Submersible S Brabus PAM01283 с корпусом из титана, изготовленным с помощью 3D-печати. На фотографии справа показано, что компания Holthinrichs Deconstructed выпустила первые часы из титана, напечатанного на 3D-принтере.
3D-печать титаном уже широко используется для производства самых разнообразных изделий, от медицинских приборов и высокопроизводительных велосипедов до роскошных часов и бытовой электроники, с целью создания легких, но прочных изделий благодаря инновационным, часто индивидуальным, разработкам.
● Высокоточные изделия и электронная продукция
3D-печать позволяет создавать очень тонкостенные, сложные детали из титана, которые часто используются для изготовления корпусов часов, таких как часы Panerai и Holthinrichs, показанные выше. Говорят, что корпуса из титанового сплава также станут частью будущих моделей Apple Watch Ultra.
△Накладка на шарнир из титанового сплава, изготовленная методом 3D-печати, используется в складном смартфоне Honor Magic V2 2023 года.
В 2023 году производитель смартфонов Honor выпустил свой новый складной Magic V2, оснащенный откидной крышкой из титана, изготовленной методом 3D-печати, которая легче и на 150% прочнее предыдущей алюминиевой версии. В Honor заявили, что эта небольшая титановая деталь, которую можно напечатать на 3D-принтере десятками тысяч экземпляров, является ключом к прочности изделия и плавному складыванию и раскладыванию.
● Медицинские и зубные имплантаты
△Система 3D-печатных титановых имплантатов Construx Mimi Ti Spacer System от компании American Orthofix Medical была одобрена Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) в 2021 году.
В медицинской промышленности 3D-печатные титановые имплантаты успешно применяются в позвоночнике, тазобедренном, коленном суставах и конечностях благодаря присущей металлу биосовместимости и хорошим механическим свойствам, а также возможности 3D-печати пористых структур на заказ (что обеспечивает остеоинтеграцию) и массовой индивидуализации для улучшения результатов лечения пациентов. 3D-печатные титановые имплантаты получают одобрение регулирующих органов и пользуются спросом. Поскольку большинство медицинских имплантатов предназначены для большого числа людей с одним и тем же заболеванием, они не подходят для всех. Люди с редкими заболеваниями часто исключаются из числа кандидатов. Теперь, благодаря 3D-печати, стало возможным производить имплантаты, специально разработанные для отдельных пациентов.
В 2023 году хирург из Великобритании провел четыре операции на запястье в один день, используя изготовленные на 3D-принтере титановые пластины для коррекции ранее существовавших переломов запястья. Доктор Акшай Малхотра, хирург-ортопед-консультант и руководитель клинического направления по хирургии кистей и запястий, сказал: «После завершения процесса планирования из титанового порошка изготавливаются пластины по индивидуальному заказу, затем они тестируются, отправляются в Великобританию и стерилизуются в окружной больнице в рамках подготовки к операции».
△Титановые винты CoreLink, изготовленные методом 3D-печати, имеют пористую структуру, способствующую росту костной ткани, а также новые титановые суставы для пальцев, разработанные консорциумом FingerKit, предназначенные для индивидуального использования.
Врачи больницы Манипал в Индии использовали напечатанный на 3D-принтере титан при лечении пациента с раком, опухоль которого разрушала грудную клетку, в 2022 году. Как правило, имплантаты такого размера были бы слишком тяжелыми для человеческого организма, но поскольку титан легкий и очень прочный, весит менее 250 граммов, он идеально подходит для печати имплантатов внутри тела. Благодаря успеху имплантата, напечатанного на 3D-принтере, пациент полностью выздоровел и смог вернуться к нормальной жизни, не полагаясь на внешние аппараты для дыхания.
△Благодаря 3D-печати титаном компания Angel Cycle Works смогла значительно снизить вес и оптимизировать конструкцию нового велосипеда Heaven.
3D-печать из титана широко используется в современных высокопроизводительных велосипедах. Титан применяется в шатунах, тормозных рычагах, выносах, креплениях переключателей и даже в рамах. Титан по прочности сравним с алюминием и по легкости с углеродным волокном, но при этом не имеет проблем с экологичностью, присущих углеродному волокну. Производитель велосипедов Carbon Wasp объясняет, почему он отказывается от алюминия и углеродного волокна в пользу использования 3D-печатного титана для создания своих новейших шатунов для вторичного рынка. В Carbon Wasp заявили: «Мы придумали множество креативных способов крепления шатуна к валу редуктора без сжатия углеродного волокна, но всегда требовались металлические вставки, а приклеивание этих вставок к углеродному волокну создавало проблемы. После нескольких прототипирований Carbon Wasp обнаружил, что 3D-печатный титановый шатун с решетчатой структурой такой же легкий, как карбон, но прочнее в местах, подверженных ударам. Мы по-прежнему считаем, что углеродное волокно лучше всего подходит для многих других применений, включая раму, но мы уже работаем над другими титановыми деталями».
Говоря о цельных рамах, производитель велосипедов Angel Cycle Works заявляет, что напечатал на 3D-принтере цельнотитановую раму из одного легкого компонента, что позволяет сократить время гонок на несколько секунд и создать новые геометрические формы. Их новый супербайк под названием Heaven на 400 граммов легче предыдущей версии. Еще одна цельнотитановая рама, выпущенная компанией Pilot в этом году, называется Pilot Seiren. Рама этого шоссейного велосипеда полностью напечатана на 3D-принтере из титана (разделена на три части). Компания заявляет, что 3D-печать титана позволяет ей персонализировать велосипед в соответствии с предпочтениями райдера, и рама не требует покраски или покрытия.
△Велосипедная компания Mythos предлагает своим клиентам широкий ассортимент деталей из титана, изготовленных с помощью 3D-печати, включая эти рули, а компания Verve Cycling (справа) предлагает новые шатуны из титана, также изготовленные с помощью 3D-печати.
△Компания GKN Aerospace планирует установить новый крупномасштабный 3D-принтер для печати на титане на своем заводе в Техасе.
△Поскольку НАСА нужен только один такой аппарат, 3D-печать титановых компонентов для развертываемого на Луне манипулятора более целесообразна, чем традиционное производство.
● Производство
Производитель полупроводников ASML теперь использует 3D-печать вместо ковки титановых заготовок для подложек (используемых в производстве пластин), что позволяет сэкономить 64% сырья и ускорить доставку. Компания Norsk Titanium, занимающаяся аддитивным производством металлов с использованием платформы направленного энергетического осаждения (DED), печатает 80 килограммов (приблизительно 176 фунтов) заготовок, близких к окончательной форме, из титана Ti64 для использования в производстве полупроводниковых пластин.
△Кронштейн ступицы колеса из титанового сплава, изготовленный методом 3D-печати в Вашингтонском университете.
△Порошок титана
△Университетская лаборатория 3D-печати металлом, Вашингтонский объединенный центр по внедрению и исследованию доступных на Земле материалов, изготавливает детали из титана.