టైటానియం మిశ్రమ లోహం 3D ప్రింటింగ్ యొక్క అనువర్తన రంగాలు మరియు అభివృద్ధి

యాడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్‌లో అత్యంత సాధారణంగా ఉపయోగించే లోహాలలో టైటానియం ఒకటి. దీనిని ఏరోస్పేస్, కీళ్ల మార్పిడి మరియు శస్త్రచికిత్స పరికరాలు, రేసింగ్ మరియు సైకిల్ ఫ్రేమ్‌లు, ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు ఇతర అధిక-పనితీరు గల ఉత్పత్తులలో ఉపయోగిస్తారు. టైటానియం మరియు టైటానియం ఆధారిత మిశ్రమ లోహాలు వాటి అధిక యాంత్రిక బలం, అధిక బలం-బరువు నిష్పత్తి, మరియు స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ కంటే మెరుగైన తుప్పు నిరోధకత కారణంగా వివిధ పరిశ్రమలచే విలువైనవిగా పరిగణించబడతాయి. ఈ పదార్థాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా రాకెట్లు మరియు విమానాలను తేలికగా తయారు చేయవచ్చు, తద్వారా ఇంధనాన్ని ఆదా చేసి పేలోడ్ సామర్థ్యాన్ని పెంచవచ్చు. దీనిని స్మార్ట్‌ఫోన్‌లు మరియు VR గాగుల్స్ వంటి తేలికైన ఎలక్ట్రానిక్స్ తయారీలో, అలాగే వైద్య ఇంప్లాంట్‌లలో కూడా ఉపయోగించవచ్చు. అంతేకాకుండా, టైటానియం యొక్క సహజ లక్షణాలను 3D ప్రింటింగ్ యొక్క ప్రత్యేక సామర్థ్యాలతో కలిపినప్పుడు, ప్రయోజనాలు మరింత స్పష్టంగా కనిపిస్తాయి. అయితే, 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం యొక్క నిర్దిష్ట ఉపయోగాలు ఏమిటి? సాధారణ టైటానియం ప్రింటర్మార్కెట్లో ఉన్నాయా?

△3D ప్రింటెడ్ టైటానియం భాగాలు

GE యాడిటివ్ నుండి తుంటి కీళ్ళు, సియాకీ నుండి ఫ్యాన్ బ్లేడ్లు, ఆర్కామ్ డార్కర్ నుండి రాకెట్ చివరలు, 3D సిస్టమ్స్ నుండి టైటానియం లాటిస్ భాగాలు, EOS నుండి టైటానియం స్టెంట్లు, జెనిత్ టెక్నికా నుండి శస్త్రచికిత్స వెన్నెముక ఇంప్లాంట్లు

3డి ప్రింటింగ్ ముడి పదార్థాల వ్యర్థాలను తగ్గిస్తూ, టైటానియం తయారీని మరింత సమర్థవంతంగా చేయడానికి ఇది వీలు కల్పిస్తుంది. ఒక అడిటివ్ టెక్నాలజీగా, మెటల్ 3D ప్రింటింగ్ సాధారణంగా భాగాన్ని నిర్మించడానికి అవసరమైన పదార్థాలను, సాపేక్షంగా తక్కువ పరిమాణంలో సహాయక నిర్మాణ పదార్థంతో పాటు మాత్రమే ఉపయోగిస్తుంది. బరువును తగ్గించడానికి అంతర్గత ఛానెళ్లు మరియు బోలు లేదా జాలక-నిండిన భాగాల వంటి సంక్లిష్టమైన డిజైన్లను రూపొందించడానికి కూడా 3D ప్రింటింగ్ వీలు కల్పిస్తుంది, ఇవి మరే ఇతర తయారీ పద్ధతితోనూ సాధ్యం కాదు. అచ్చులు లేదా పనిముట్లు అవసరం లేనందున, టైటానియం 3D ప్రింటింగ్ ద్వారా రోగికి ప్రత్యేకమైన ఇంప్లాంట్లు, నమూనాలు మరియు పరిశోధన సాధనాల వంటి ఒకేరకమైన భాగాలను తక్కువ ఖర్చుతో సృష్టించవచ్చు. తయారీ, ఆరోగ్య సంరక్షణ, అంతరిక్ష పరిశోధన మరియు మరిన్ని రంగాలను అభివృద్ధి చేయడానికి టైటానియంను 3D ప్రింటింగ్ చేసిన లెక్కలేనన్ని ఉదాహరణలు ఉన్నాయి.

3D ప్రింటింగ్ టైటానియం మిశ్రమలోహ ఉపయోగాలు

△2023లో, పనెరాయ్ 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం కేస్‌తో కూడిన సబ్‌మెర్సిబుల్ S బ్రాబస్ PAM01283ని విడుదల చేసింది. కుడి వైపున ఉన్న చిత్రం, హోల్తిన్‌రిచ్స్ డీకన్‌స్ట్రక్టెడ్ మొట్టమొదటి 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం వాచ్‌ను ప్రారంభించిందని చూపిస్తుంది.

వినూత్నమైన, తరచుగా కస్టమ్ డిజైన్‌ల ద్వారా తేలికైన ఇంకా దృఢమైన ఉత్పత్తులను అందించాలనే ఆశతో, వైద్య పరికరాలు, పెర్ఫార్మెన్స్ సైకిళ్లు, లగ్జరీ వాచీలు మరియు కన్స్యూమర్ ఎలక్ట్రానిక్స్ వంటి విభిన్నమైన ఉత్పత్తులను తయారు చేయడానికి టైటానియం 3D ప్రింటింగ్ ఇప్పటికే విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతోంది.

● ఖచ్చితమైన ఉత్పత్తులు మరియు ఎలక్ట్రానిక్ ఉత్పత్తులు

3D ప్రింటింగ్ ద్వారా చాలా పలుచని గోడలు గల, సంక్లిష్టమైన టైటానియం భాగాలను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. వీటిని తరచుగా పైన చూపిన పనెరాయ్ మరియు హోల్తిన్‌రిచ్స్ వాచీల వంటి వాచ్ కేస్‌లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. టైటానియం మిశ్రమలోహ వాచ్ కేస్‌లు కూడా ఆపిల్ వాచ్ అల్ట్రాలో రాబోయే భాగంగా ఉంటాయని చెబుతున్నారు.

△2023 హానర్ మ్యాజిక్ V2 ఫోల్డింగ్ స్మార్ట్‌ఫోన్‌లో ఉపయోగించిన 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం మిశ్రమలోహ హింజ్ షిఫ్ట్ కవర్

2023లో, స్మార్ట్‌ఫోన్ తయారీదారు అయిన హానర్, తన కొత్త ఫోల్డబుల్ మ్యాజిక్ V2ను విడుదల చేసింది. దీనిలో 3D-ప్రింటెడ్ టైటానియం హింజ్డ్ షిఫ్ట్ కవర్ ఉంది, ఇది మునుపటి అల్యూమినియం వెర్షన్ కంటే తేలికైనది మరియు 150% బలమైనది. పదివేల సంఖ్యలో 3D ప్రింట్ చేయగల ఈ చిన్న టైటానియం భాగమే, ఉత్పత్తి యొక్క మన్నికకు మరియు సులభంగా మడవడానికి, విప్పడానికి కీలకం అని హానర్ పేర్కొంది.

● వైద్య మరియు దంత ఇంప్లాంట్లు

△అమెరికన్ ఆర్థోఫిక్స్ మెడికల్ వారి 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం ఇంప్లాంట్ అయిన కాన్‌స్ట్రక్స్ మిమి టిఐ స్పేసర్ సిస్టమ్‌కు 2021లో యూఎస్ ఎఫ్‌డిఎ ఆమోదం లభించింది

వైద్య పరిశ్రమలో, 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం ఇంప్లాంట్లు వెన్నెముక, తుంటి, మోకాలు మరియు అవయవాలకు సంబంధించిన చికిత్సలలో విజయవంతమయ్యాయి. దీనికి కారణం ఆ లోహానికి సహజంగా ఉన్న జీవ అనుకూలత మరియు మంచి యాంత్రిక లక్షణాలు. వీటికి తోడు, కస్టమ్ పోరస్ నిర్మాణాలను (తద్వారా ఎముకతో కలిసిపోవడానికి వీలు కల్పించడం) 3D ప్రింట్ చేయగల సామర్థ్యం మరియు మెరుగైన రోగి ఫలితాల కోసం సామూహిక అనుకూలీకరణ కూడా సాధ్యమయ్యాయి. 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం ఇంప్లాంట్లు నియంత్రణ సంస్థల ఆమోదాన్ని మరియు డిమాండ్‌ను పొందుతున్నాయి. చాలా వైద్య ఇంప్లాంట్లు ఒకే రకమైన అనారోగ్య సమస్య ఉన్న ఎక్కువ మంది ప్రజల కోసం తయారు చేయబడతాయి కాబట్టి, అవి అందరికీ సరిపోవు. అరుదైన వ్యాధులు ఉన్నవారు తరచుగా వీటి నుండి మినహాయించబడతారు. ఇప్పుడు, 3D ప్రింటింగ్‌తో, ప్రతి రోగి కోసం ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన ఇంప్లాంట్లను ఉత్పత్తి చేయడం సాధ్యమైంది.

2023లో, యూకేలోని ఒక సర్జన్, గతంలో విరిగిన మణికట్టు వైకల్యాలను సరిచేయడానికి, రోగి అవసరాలకు ప్రత్యేకంగా 3D-ప్రింటెడ్ టైటానియం ప్లేట్లను ఉపయోగించి, ఒకే రోజున నాలుగు మణికట్టు శస్త్రచికిత్సలు నిర్వహించారు. కన్సల్టెంట్ ఆర్థోపెడిక్ సర్జన్ మరియు చేతులు, మణికట్టుల క్లినికల్ లీడ్ అయిన డాక్టర్ అక్షయ్ మల్హోత్రా ఇలా అన్నారు: “ఈ ప్రణాళిక ప్రక్రియ పూర్తయిన తర్వాత, టైటానియం పౌడర్‌ను ఉపయోగించి ప్రత్యేకంగా తయారు చేసిన ప్లేట్లను ప్రింట్ చేసి, పరీక్షించి, యూకేకు పంపి, శస్త్రచికిత్సకు సన్నాహంగా కౌంటీ హాస్పిటల్‌లో స్టెరిలైజ్ చేస్తారు.”

△కోర్‌లింక్ యొక్క 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం స్క్రూలు ఎముక పెరుగుదలను ప్రోత్సహించే రంధ్రాల నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి, మరియు ఫింగర్‌కిట్ కన్సార్టియం యొక్క కొత్త రోగి-నిర్దిష్ట టైటానియం వేలు కీళ్ళు

2022లో భారతదేశంలోని మణిపాల్ ఆసుపత్రి వైద్యులు, ఛాతీని నాశనం చేస్తున్న కణితితో బాధపడుతున్న ఒక క్యాన్సర్ రోగికి చికిత్స చేసేటప్పుడు 3D ప్రింటెడ్ టైటానియంను ఉపయోగించారు. సాధారణంగా చెప్పాలంటే, ఈ పరిమాణంలో ఉండే ఇంప్లాంట్లు మానవ శరీరం భరించలేనంత బరువుగా ఉంటాయి, కానీ టైటానియం తేలికైనది మరియు 250 గ్రాముల కంటే తక్కువ బరువుతో అత్యంత బలంగా ఉంటుంది కాబట్టి, శరీరం లోపల ఇంప్లాంట్లను ప్రింట్ చేయడానికి ఇది చాలా అనువైనది. 3D ప్రింటెడ్ ఇంప్లాంట్ విజయవంతం కావడం వల్ల, ఆ రోగి పూర్తిగా కోలుకుని, శ్వాస తీసుకోవడానికి బాహ్య యంత్రాలపై ఆధారపడకుండా తన సాధారణ జీవితానికి తిరిగి రాగలిగాడు.

△టైటానియం 3D ప్రింటింగ్ ద్వారా, ఏంజెల్ సైకిల్ వర్క్స్ కొత్త హెవెన్ బైక్ బరువును గణనీయంగా తగ్గించి, దాని డిజైన్‌ను మెరుగుపరచగలిగింది.

నేటి పెర్ఫార్మెన్స్ బైక్‌లలో 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం సర్వసాధారణం. క్రాంక్‌లు, బ్రేక్ లివర్లు, స్టెమ్‌లు, డెరేలర్ హ్యాంగర్లు మరియు పూర్తి ఫ్రేమ్‌లలో కూడా టైటానియంను ఉపయోగిస్తారు. టైటానియం అల్యూమినియం వలె బలంగా మరియు కార్బన్ ఫైబర్ వలె తేలికగా ఉంటుంది, కానీ కార్బన్ ఫైబర్‌కు ఉండే సుస్థిరత సమస్యలు దీనికి ఉండవు. బైక్ తయారీదారు కార్బన్ వాస్ప్, తమ తాజా ఆఫ్టర్‌మార్కెట్ క్రాంక్ ఆర్మ్‌లను తయారు చేయడానికి అల్యూమినియం మరియు కార్బన్ ఫైబర్‌లను వదిలి 3D ప్రింటెడ్ టైటానియంను ఎందుకు ఉపయోగిస్తుందో వివరిస్తుంది. కార్బన్ వాస్ప్ ఇలా చెప్పింది: “కార్బన్ ఫైబర్‌ను నొక్కకుండా క్రాంక్‌ను గేర్‌బాక్స్ షాఫ్ట్‌కు బిగించడానికి మేము అన్ని రకాల సృజనాత్మక మార్గాలను కనుగొన్నాము, కానీ ఎల్లప్పుడూ కొన్ని మెటల్ ఇన్సర్ట్‌లు అవసరమయ్యేవి, మరియు ఆ ఇన్సర్ట్‌లను కార్బన్ ఫైబర్‌కు అతికించడంలో సమస్యలు వచ్చేవి. కొన్ని ప్రోటోటైపింగ్ తర్వాత, 3D ప్రింటెడ్ లాటిస్-ఫిల్డ్ టైటానియం క్రాంక్ కార్బన్ వలె తేలికగా ఉంటుందని, కానీ ఎక్కువ ప్రభావానికి గురయ్యే ప్రాంతాలలో బలంగా ఉంటుందని కార్బన్ వాస్ప్ కనుగొంది. ఫ్రేమ్‌తో సహా అనేక ఇతర ఉపయోగాలకు కార్బన్ ఫైబర్ ఉత్తమమైనదని మేము ఇప్పటికీ భావిస్తున్నాము, కానీ మేము ఇప్పటికే ఇతర టైటానియం భాగాలపై పని చేస్తున్నాము.”

ఫుల్ ఫ్రేమ్‌ల విషయానికి వస్తే, బైక్ తయారీదారు ఏంజెల్ సైకిల్ వర్క్స్, పూర్తిగా టైటానియంతో చేసిన ఫ్రేమ్‌ను ఒకే తేలికపాటి భాగంలో 3D ప్రింట్ చేసినట్లు చెబుతోంది. ఇది రేసు సమయాలలో కీలకమైన సెకన్లను తగ్గిస్తుంది మరియు కొత్త డిజైన్ జ్యామితులను సాధ్యం చేస్తుంది. హెవెన్ అని పిలువబడే వారి కొత్త సూపర్‌బైక్, మునుపటి వెర్షన్ కంటే 400 గ్రాములు తేలికగా ఉంది. ఈ సంవత్సరం పైలట్ సంస్థ విడుదల చేసిన మరో పూర్తి టైటానియం మిశ్రమ లోహపు ఫ్రేమ్‌ను పైలట్ సీరెన్ అని పిలుస్తారు. ఈ రోడ్ బైక్ ఫ్రేమ్ పూర్తిగా టైటానియంతో (మూడు భాగాలుగా విభజించి) 3D ప్రింట్ చేయబడింది. టైటానియంను 3D ప్రింట్ చేయడం వల్ల రైడర్ ఇష్టానికి అనుగుణంగా బైక్‌ను కస్టమైజ్ చేయడానికి వీలవుతుందని, మరియు ఈ ఫ్రేమ్‌కు ఎలాంటి పెయింట్ లేదా కోటింగ్ అవసరం లేదని ఆ సంస్థ చెబుతోంది.

△మిథోస్ అనే సైకిల్ కంపెనీ వినియోగదారులకు ఈ హ్యాండిల్‌బార్లతో సహా పలు రకాల 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం భాగాలను అందిస్తుండగా, వెర్వ్ సైక్లింగ్ (కుడివైపున ఉన్నది) కొత్త 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం క్రాంక్‌లను అందిస్తోంది.

△GKN ఏరోస్పేస్ తన టెక్సాస్ ఫ్యాక్టరీకి ఒక కొత్త భారీ-స్థాయి టైటానియం 3D ప్రింటర్‌ను జోడించాలని యోచిస్తోంది

△నాసాకు ఒకటి మాత్రమే అవసరం కాబట్టి, చంద్రునిపైకి పంపగల చేయి కోసం టైటానియం భాగాలను సాంప్రదాయ తయారీ పద్ధతి కంటే 3D ప్రింటింగ్ చేయడం మరింత సమంజసంగా ఉంటుంది.

● తయారీ

సెమీకండక్టర్ తయారీదారు ASML ఇప్పుడు (వేఫర్ ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించే) టైటానియం క్యారియర్ ట్రే ప్రీఫామ్‌లను ఫోర్జింగ్ చేయడానికి బదులుగా 3D ప్రింటింగ్ చేస్తోంది, దీనివల్ల ముడి పదార్థాలలో 64% ఆదా అవుతూ, వాటిని వేగంగా సరఫరా చేస్తోంది. డైరెక్టెడ్ ఎనర్జీ డిపోజిషన్ (DED) ప్లాట్‌ఫామ్‌ను ఉపయోగించే మెటల్ యాడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ కంపెనీ అయిన నార్స్క్ టైటానియం, సెమీకండక్టర్ వేఫర్ ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించడానికి Ti64తో 80 కిలోగ్రాముల (సుమారు 176 పౌండ్లు) నియర్-నెట్ షేప్ ప్రీఫామ్‌లను ప్రింట్ చేస్తోంది.

△వాషింగ్టన్ విశ్వవిద్యాలయం తయారు చేసిన 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం మిశ్రమలోహ వీల్ హబ్ బ్రాకెట్

△టైటానియం పొడి

వర్చువల్ ఫౌండ్రీతో సహా అనేక కంపెనీలు, ఎక్స్‌ట్రూడర్ ఆధారిత ఫ్యూజ్డ్ డిపోజిషన్ మోడలింగ్ (FDM) కోసం టైటానియం వైర్‌ను అందిస్తున్నాయి. ఈ మెటీరియల్‌లో PLAలో పొదిగిన మెటల్ పౌడర్ ఉంటుంది మరియు దీనిని 205 °C కంటే ఎక్కువ ఎక్స్‌ట్రూడర్ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద FDM ప్రింటర్లను ఉపయోగించి ప్రింట్ చేయవచ్చు. పోస్ట్-ప్రాసెసింగ్ మరియు సింటరింగ్ తర్వాత, ఈ ఫిలమెంట్లు 90% కంటే ఎక్కువ లోహ కంటెంట్‌తో లోహ భాగాలను ఉత్పత్తి చేయగలవు, అందువల్ల ఇవి ప్రోటోటైపింగ్‌కు అనుకూలంగా ఉంటాయి.

△యూనివర్శిటీ మెటల్ 3D ప్రింటింగ్ ప్రయోగశాల, వాషింగ్టన్ జాయింట్ సెంటర్ ఫర్ ఎర్త్ అబండెంట్ మెటీరియల్స్ డిప్లాయ్‌మెంట్ అండ్ రీసెర్చ్, టైటానియం నుండి భాగాలను తయారు చేస్తుంది

సంక్షిప్తంగా, 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం యొక్క భవిష్యత్ అభివృద్ధి ఆశాజనకంగా ఉంది మరియు అనేక రంగాలలో ఇది ఒక ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. నిరంతర సాంకేతిక ఆవిష్కరణ మరియు అనువర్తన విస్తరణ ద్వారా, 3D ప్రింటెడ్ టైటానియం సమాజానికి మరింత సౌకర్యవంతమైన, సమర్థవంతమైన మరియు అధిక-నాణ్యత గల లోహ భాగాలను అందిస్తుంది.