Fushat e aplikimit dhe zhvillimi i shtypjes 3D të lidhjeve të titanit

Titani është një nga metalet më të përdorura në prodhimin aditiv dhe përdoret në hapësirën ajrore, mjetet e zëvendësimit të kyçeve dhe kirurgjikale, kornizat e garave dhe biçikletave, elektronikën dhe produkte të tjera me performancë të lartë. Titani dhe lidhjet me bazë titanin vlerësohen nga industri të ndryshme për forcën e tyre të lartë mekanike, raportin e lartë të forcës ndaj peshës dhe rezistencën më të mirë ndaj korrozionit sesa çeliku inox. Përdorimi i këtij materiali mund t'i bëjë raketat dhe avionët më të lehtë, duke kursyer kështu karburant dhe duke rritur aftësinë e ngarkesës. Mund të përdoret gjithashtu për të bërë elektronikë më të lehtë, siç janë telefonat inteligjentë dhe syzet VR, si dhe në implantet mjekësore. Për më tepër, kur vetitë e natyrshme të titanit kombinohen me aftësitë unike të printimit 3D, avantazhet do të jenë edhe më të dukshme. Pra, cilat janë përdorimet specifike të titanit të printuar 3D? Cilat janë titanët e zakonshëm? Printerështë në treg?

△Pjesë titaniumi të printuara në 3D

Nyje të legenit nga GE Additive, tehe ventilatori nga Sciaky, maja raketash nga Arcam Darker, komponentë rrjete titaniumi nga 3D Systems, stenta titaniumi nga EOS, implante kirurgjikale të shtyllës kurrizore nga Zenith Tecnica

Printim 3D Lejon prodhim më efikas të titanit, duke zvogëluar mbeturinat e lëndës së parë. Si një teknologji shtesë, shtypja 3D e metaleve zakonisht përdor vetëm materialet e nevojshme për të ndërtuar pjesën, së bashku me një sasi relativisht të vogël të materialit mbështetës strukturor. Shtypja 3D gjithashtu mundëson dizajne komplekse, të tilla si kanale të brendshme dhe pjesë të zbrazëta ose të mbushura me rrjetë për të ulur peshën, të cilat nuk janë të mundura me asnjë metodë tjetër prodhimi. Meqenëse nuk ka forma ose vegla, shtypja 3D e titanit mund të krijojë me kosto efektive pjesë unike, të tilla si implante specifike për pacientin, prototipe dhe mjete kërkimore. Ka shembuj të panumërt të shtypjes 3D të titanit për të çuar përpara prodhimin, kujdesin shëndetësor, eksplorimin e hapësirës dhe më shumë.

Përdorimet e lidhjeve të titanit për printim 3D

△Në vitin 2023, Panerai lançoi Submersible S Brabus PAM01283 të pajisur me një kornizë titaniumi të printuar në 3D. Fotografia në të djathtë tregon se Holthinrichs Deconstructed lançoi orën e parë prej titaniumi të printuar në 3D.

Printimi 3D i titanit përdoret tashmë gjerësisht për të prodhuar produkte të ndryshme si pajisje mjekësore, biçikleta me performancë të lartë, ora luksoze dhe elektronikë të konsumit, me shpresën e ofrimit të produkteve të lehta por të forta përmes dizajneve inovative, shpesh të personalizuara.

● Produkte precize dhe produkte elektronike

Printimi 3D mund të prodhojë pjesë komplekse prej titaniumi me mure shumë të holla, të cilat shpesh përdoren për të bërë kasa orësh, siç janë orët Panerai dhe Holthinrichs të paraqitura më sipër. Thuhet se kasat e orëve prej lidhjeje titaniumi do të jenë gjithashtu një pjesë e ardhshme e Apple Watch Ultra.

△Mbulesë ndërrimi menteshe për lidhësen e titaniumit e printuar në 3D e përdorur në smartfonin e palosshëm Honor Magic V2 2023

Në vitin 2023, prodhuesi i telefonave inteligjentë Honor lançoi pajisjen e tij të re të palosshme Magic V2, e cila përmban një mbulesë ndërrimi të levës prej titaniumi të printuar në 3D, e cila është më e lehtë dhe 150% më e fortë se versioni i mëparshëm prej alumini. Honor tha se kjo copë e vogël titaniumi, e cila mund të printohet në 3D në dhjetëra mijëra copë, është çelësi i qëndrueshmërisë dhe palosjes dhe shpalosjes së butë të produktit.

● Implante mjekësore dhe dentare

△Impianti prej titani i printuar në 3D i American Orthofix Medical, Construx Mimi Ti Spacer System, u miratua nga FDA e SHBA-së në vitin 2021

Në industrinë mjekësore, implantet e titanit të printuara në 3D kanë qenë të suksesshme në aplikimet për shpinë, ije, gju dhe gjymtyrë për shkak të biokompatibilitetit të natyrshëm të metalit dhe vetive të mira mekanike, së bashku me aftësinë për të printuar në 3D struktura poroze të personalizuara (duke mundësuar kështu osteointegrimin) dhe personalizimin masiv për rezultate më të mira për pacientët. Implantet e titanit të printuara në 3D po fitojnë miratim dhe kërkesë rregullatore. Meqenëse shumica e implanteve mjekësore janë bërë për të mbuluar një numër të madh njerëzish me të njëjtën gjendje, ato nuk janë të përshtatshme për të gjithë. Njerëzit me sëmundje të rralla shpesh përjashtohen. Tani, me printimin 3D, është e mundur të prodhohen implante të projektuara posaçërisht për pacientë individualë.

Në vitin 2023, një kirurg në Mbretërinë e Bashkuar kreu katër operacione në kyçin e dorës në të njëjtën ditë, duke përdorur pllaka titaniumi të printuara në 3D specifike për pacientin për të korrigjuar deformimet e kyçit të dorës të frakturuara më parë. Dr. Akshay Malhotra, kirurg ortoped konsulent dhe udhëheqës klinik për duart dhe kyçet e dorës, tha: "Sapo të përfundojë ky proces planifikimi, pllakat e personalizuara shtypen duke përdorur pluhur titaniumi, pastaj testohen, dërgohen në Mbretërinë e Bashkuar dhe sterilizohen në Spitalin e Qarkut në përgatitje për operacionin."

△Vidat e titani të printuara në 3D të CoreLink kanë një strukturë poroze që nxit rritjen e kockave, dhe nyjet e reja të gishtave prej titani të Konsorciumit FingerKit, specifike për pacientët

Mjekët në Spitalin Manipal në Indi përdorën titan të printuar në 3D kur trajtuan një pacient me kancer, tumori i të cilit po i shkatërronte gjoksin në vitin 2022. Në përgjithësi, implantet e kësaj madhësie do të ishin shumë të rënda për trupin e njeriut, por për shkak se titani është i lehtë dhe shumë i fortë, duke peshuar më pak se 250 gramë, është ideal për printimin e implanteve brenda trupit. Falë suksesit të implantit të printuar në 3D, pacienti u shërua plotësisht dhe ishte në gjendje të kthehej në jetën e tij normale pa u mbështetur në makina të jashtme për ta ndihmuar të merrte frymë.

△Përmes printimit 3D të titanit, Angel Cycle Works arriti të ulë ndjeshëm peshën dhe të optimizojë dizajnin e biçikletës së re Heaven

Titani i printuar në 3D është i zakonshëm në biçikletat me performancë të lartë të sotme. Titani përdoret në boshte, leva frenash, kërcell, varëse ndërrimi rrotash dhe madje edhe në korniza të plota. Titani është po aq i fortë sa alumini dhe po aq i lehtë sa fibra karboni, pa problemet e qëndrueshmërisë së fibrave të karbonit. Prodhuesi i biçikletave Carbon Wasp shpjegon pse po heq dorë nga alumini dhe fibra karboni në favor të përdorimit të titanit të printuar në 3D për të ndërtuar krahët e tij më të fundit të boshtit të motorrit pas shitjes. Carbon Wasp tha: "Ne dolëm me të gjitha llojet e mënyrave krijuese për të fiksuar boshtin në boshtin e kutisë së shpejtësisë pa shtrydhur fibrat e karbonit, por gjithmonë kërkoheshin disa futje metalike, dhe ngjitja e futjeve në fibrat e karbonit do të kishte probleme. Për pyetjet e pafundme. Pas disa prototipimeve, Carbon Wasp zbuloi se një bosht titani i mbushur me rrjetë i printuar në 3D është po aq i lehtë sa karboni, por më i fortë në zonat shumë të prirura ndaj goditjeve. Ne ende mendojmë se fibra e karbonit është më e mira për shumë përdorime të tjera.

Duke folur për kornizat e plota, prodhuesi i biçikletave Angel Cycle Works thotë se ka printuar në 3D një kornizë tërësisht prej titani në një komponent të lehtë, gjë që shkurton sekondat thelbësore nga koha e garës dhe mundëson gjeometri të reja dizajni. Supermotoçikleta e saj e re, e quajtur Heaven, është 400 gramë më e lehtë se versioni i mëparshëm. Një tjetër kornizë tërësisht prej aliazh titani e lançuar nga Pilot këtë vit quhet Pilot Seiren. Korniza e biçikletës së rrugës është printuar tërësisht në 3D nga titani (e ndarë në tre pjesë). Kompania thotë se printimi 3D i titanit i lejon asaj ta personalizojë biçikletën sipas preferencës së çiklistit dhe korniza nuk kërkon asnjë bojë apo shtresë.

△Kompania e biçikletave Mythos u ofron klientëve një gamë të gjerë pjesësh titaniumi të printuara në 3D, duke përfshirë këto timone, ndërsa Verve Cycling (djathtas) ofron boshte të reja titaniumi të printuara në 3D.

△GKN Aerospace planifikon të shtojë një printer të ri 3D prej titaniumi në shkallë të gjerë në fabrikën e saj në Teksas

△Meqenëse NASA-s i duhet vetëm një, printimi 3D i komponentëve të titanit për krahun e zhvendosshëm hënor ka më shumë kuptim sesa prodhimi tradicional.

● Prodhim

Prodhuesi i gjysmëpërçuesve ASML tani po printon 3D në vend që të farkëtojë paraforma tabaka bartëse titaniumi (të përdorura në prodhimin e pllakave), duke kursyer 64% në lëndë të para dhe duke i dorëzuar ato më shpejt. Norsk Titanium, një kompani prodhuese aditivësh metalikë që përdor një platformë depozitimi të energjisë së drejtuar (DED), po printon 80 kilogramë (afërsisht 176 paund) paraforma me formë gati neto me Ti64 për përdorim në prodhimin e pllakave gjysmëpërçuese.

△Mbështetësja e boshtit të rrotës së aliazhit të titanit e printuar në 3D e prodhuar nga Universiteti i Uashingtonit

△Pluhur titaniumi

Disa kompani, përfshirë Virtual Foundry, ofrojnë tel titaniumi për modelimin e depozitimit të shkrirë (FDM) bazuar në ekstruder. Materiali përmban pluhur metalik të ngulitur në PLA dhe mund të printohet duke përdorur printerë FDM në temperatura të ekstruderit mbi 205 °C. Pas përpunimit të mëvonshëm dhe sinterimit, këto filamente mund të prodhojnë pjesë metalike me një përmbajtje metali mbi 90%, duke i bërë ato të përshtatshme për prototipim.

△Laboratori universitar i printimit 3D të metaleve, Qendra e Përbashkët e Uashingtonit për Vendosjen dhe Kërkimin e Materialeve të Bollshme të Tokës, prodhon pjesë nga titaniumi

Shkurt, zhvillimi i ardhshëm i titanit të printuar në 3D është plot shpresë dhe do të luajë një rol më të madh në shumë fusha. Nëpërmjet inovacionit të vazhdueshëm teknologjik dhe zgjerimit të aplikimeve, titani i printuar në 3D do t'i sjellë shoqërisë pjesë metalike më të përshtatshme, efikase dhe me cilësi të lartë.