Titano 3D spausdinimo vadovas

Titanas yra vienas iš dažniausiai naudojamų metalų priedų gamyboje ir plačiai naudojamas kosmoso, sąnarių keitimo ir chirurginiuose įrankiuose, lenktynių ir dviračių rėmuose, elektronikoje ir kituose didelio našumo gaminiuose.
Titanas ir titano lydiniai pasižymi dideliu mechaniniu stiprumu, aukštu stiprumo ir svorio santykiu ir geresniu atsparumu korozijai nei nerūdijantis plienas. Dėl šios medžiagos raketos ir orlaiviai gali būti lengvesni, sutaupyti degalų ir padidinti naudingąją apkrovą. Jis taip pat gali palengvinti elektroninius gaminius, tokius kaip išmanieji telefonai ir VR akiniai. Tas pats pasakytina apie medicininius implantus. Be to, jei derinate būdingas titano savybes su unikaliomis 3D spausdinimo galimybėmis, privalumai padidės.
3D spausdintos titano dalys: „GE Additive“ klubų sąnariai, „Sciaky“ ventiliatoriaus mentės, „Arcam Darker“ raketų antgaliai, „3D Systems“ titano grotelių komponentai, „EOS“ titano stentai, „Zenith Tecnica“ chirurginiai stuburo implantai.
3D spausdinimo technologija gali padaryti šį brangų metalą efektyvesnį, naudojant mažiau žaliavų ir mažiau atliekų. Kaip greito prototipų kūrimo technologija, metalo 3D spausdinimas paprastai naudoja tik tiek medžiagos, kiek reikia detalei pagaminti, ir palyginti mažai atraminės konstrukcijos.
3D spausdinimas taip pat leidžia sukurti sudėtingas konstrukcijas, tokias kaip vidiniai kanalai, tuščiavidurės arba grotelėmis užpildytos dalys, siekiant sumažinti svorį, o tai neįmanoma naudojant jokį kitą gamybos metodą. Kadangi nereikia formų ar įrankių, titano 3D spausdinimo technologija gali ekonomiškai efektyviai sukurti unikalias dalis, pvz., pacientui skirtus implantus, prototipus ir tyrimo įrankius.
3D spausdintas titanas turi daugybę pritaikymų gamyboje, sveikatos priežiūros, kosmoso tyrimų ir kitose srityse. Pažiūrėkime, kodėl titanas yra toks tinkamas priedų gamybai ir jo dabartiniam pritaikymui.
1. 3D spausdinimo titano lydinio taikymas
3D spausdinimas gali sukurti labai plonasienes, sudėtingas titano dalis, todėl iš jo gaminami laikrodžių korpusai, pavyzdžiui, čia pavaizduoti Panerai ir Holthinrichs laikrodžiai, kurie, kaip gandai, yra Apple Watch Ultra dalis.
2023 m. išmaniųjų telefonų gamintojas „Honor“ pristatė naują sulankstomą telefoną „Magic V2“, kuriame naudojamas 3D spausdintas titano lydinio vyrių dangtelis, kuris yra lengvesnis ir 150 % stipresnis nei ankstesnė aliuminio lydinio versija. Bendrovė teigia, kad šis mažas titano metalo gabalas gali būti atspausdintas į dešimtis tūkstančių titano metalo lakštų naudojant 3D spausdinimo technologiją, kuri taip pat yra raktas į ilgalaikį ir sklandų gaminio lankstymą ir išskleidimą.
Medicininiai ir dantų implantai

Medicinos pramonėje 3D spausdinti titano implantai buvo sėkmingai naudojami stuburo, klubų, kelių ir galūnių sąnariuose dėl paties metalo biologinio suderinamumo ir gerų mechaninių savybių, kartu su 3D spausdinimo gebėjimu pritaikyti porėtą struktūrą ( Pasiekti osseointegraciją ) ir masinį pritaikymą, taip užtikrinant geresnius gydymo rezultatus pacientams.
3D spausdinti titano implantai įgauna vis didesnį reguliavimo patvirtinimą ir paklausą. Kadangi dauguma medicininių implantų gaminami didelei grupei žmonių, turinčių tą pačią būklę, jie tinka ne visiems. Retomis ligomis sergantys žmonės dažnai neįtraukiami. Dabar, naudojant 3D spausdinimo technologiją, galima gaminti implantus, sukurtus specialiai individualiems pacientams.
2023 metais Jungtinės Karalystės chirurgas tą pačią dieną atliko keturias riešo operacijas, naudodamas pacientui pritaikytas 3D spausdintas titano plokšteles, kad ištaisytų anksčiau lūžusią riešo kaulo deformaciją. „Kai šis planavimo procesas bus baigtas“, – sakė gydytojas Akshay Malhotra, ortopedijos chirurgas konsultantas ir klinikinis Šiaurės Midlendo universitetinių ligoninių plaštakos ir riešo chirurgijos vadovas, pagal užsakymą pagamintos plokštelės atspausdinamos naudojant titano miltelius, po to išbandomos, siunčiamos į JK ir sterilizuotas apskrities ligoninėje ruošiantis operacijai.
2022 m. Indijos Manipal ligoninių gydytojai susidūrė su vėžiu sergančiu pacientu, kurio auglys ardė jo šonkaulius, todėl jie kreipėsi į 3D spausdintą titaną. Paprastai tariant, tokio lygio implantai yra per sunkūs žmogaus organizmui, tačiau kadangi titanas yra lengvas ir tvirtas, galima 3D spausdinti pacientui skirtus pakaitalus, sveriančius mažiau nei 250 gramų. Dėl sėkmingo 3D spausdinto implanto pacientas visiškai pasveiko ir grįžo į įprastą gyvenimą, nepasitikėdamas išorinėmis mašinomis, padedančiomis kvėpuoti.
Atliekant kulkšnies kaulo pakeitimo operacijos bandymą, naudojant pacientui pritaikytus 3D atspausdintus titano Talas kaulus, pacientai pranešė apie teigiamus rezultatus. Kaulo pakeitimas reiškia, kad pacientams nereikia viso kulkšnies pakeitimo. Kaulas yra labai specifinė anatominė paciento ypatybė, kuriai reikalinga unikali 3D dalis, sukurta remiantis paciento kompiuterinės tomografijos duomenimis.
JAV maisto ir vaistų administracija 2023 m. patvirtino daugybę 3D spausdintų titano implantų, daugiausia susijusių su stuburo implantais.
Pirmasis „Restor3d“ iš metalo (titano) 3D spausdintas čiurnos endoprotezavimo pacientui skirtas prietaisas bus patvirtintas 2023 m.
„SurGenTec“ užpakalinė 3D spausdinta titano kryžkaulio klubo sąnario suliejimo sistema „Tilink-P“ bus patvirtinta 2023 m.
„FloSpine“ 3D spausdintas implantas, skirtas stuburui palaikyti, „Tri-Largo“ gimdos kaklelio stuburo sistema, turi gauti FDA patvirtinimą 2023 m.
„Eminent Spine“ 3D gimdos kaklelio tarpkūnių suliejimo sistema (3D spausdinta titano konfigūracija) gaus FDA patvirtinimą 2023 m.
„ChoiceSpine“ titano „Blackhawk Ti“ 3D spausdinta gimdos kaklelio tarpiklio sistema gaus FDA patvirtinimą 2023 m.
Corelink Siber Ti kryžminio klubinio sąnario suliejimo sistema (akytas, nanopaviršius, 3D spausdintas titano implantas) gaus FDA patvirtinimą 2023 m.
dviratis
3D spausdintas titanas yra beveik įprastas šiandieniniuose dviračiuose, kur kiekviena svorio uncija yra svarbi ir didelis stiprumas yra labai svarbus. Titanas, naudojamas švaistikliuose, stabdžių svirtelėse, kotuose, pavarų perjungiklio pakabose ir net pilnuose rėmuose, pasirodė esąs toks pat tvirtas kaip aliuminis ir lengvas kaip anglies pluoštas be anglies pluošto tvarumo iššūkių.
Neseniai dviračių gamintojas „Carbon Wasp“ paaiškino, kodėl jis atsisako aliuminio ir anglies pluošto, o ne titano 3D spausdinimui, kad sukurtų naujausias antrinės rinkos švaistiklio svirtis.
Kalbėdamas apie pilnus rėmus, dviračių gamintojas „Angel Cycle Works“ teigia, kad 3D atspausdino viso titano rėmą iš vieno lengvo komponento, kuris sumažina lenktynių trukmę svarbiomis sekundėmis ir suteikia naujų dizaino geometrijų. Jo naujasis superbike, vadinamas Heaven, yra 400 gramų lengvesnis nei ankstesnė versija. Dar vienas titano lydinio rėmas, kurį šiais metais pristatė „Pilot“, vadinasi „Pilot Seiren“. Plento dviračio rėmas yra visiškai 3D atspausdintas iš titano (padalintas į tris dalis). Bendrovė teigia, kad titano 3D spausdinimas leidžia pritaikyti dviratį pagal vairuotojo pageidavimus, o rėmui nereikia dažų ar dangos.
Aviacijos ir kosmoso pramonėje šiuo metu yra keletas titano pagrindu pagamintų greito prototipų kūrimo dalių, skirtų komerciniam ir kariniam naudojimui, o daugelis kitų prototipų šiuo metu yra sertifikuojami FAA. 3D spausdinimo titanas vertinamas dėl mažo „pirkimo ir skrydžio santykio“ – aviacijos ir kosmoso termino, kuris reiškia ryšį tarp pradinės medžiagos svorio ir spausdinamos dalies svorio.
Keletas sutartinių gamintojų, besispecializuojančių aviacijos, gynybos ir kosmoso rinkose, pavyzdžiui, Primus Aerospace, StarHagen Aerospace ir Zeda, investavo į 3D spausdintuvus, galinčius gaminti titano dalių prototipus ir galutines dalis.

2023 m. GKN Aerospace paskelbė apie planus statyti didžiulę 3D spausdinimo kamerą, skirtą titano orlaivių konstrukcijoms spausdinti 3D, kaip dalį savo naujojo pasaulinio technologijų centro Teksase. Spausdintuvas, vadinamas Cell 3, gali pagaminti penkių metrų ilgio titano dalis.
gamyba
Puslaidininkių gamintojas ASML pasuko į titano 3D spausdinimą dėl visiškai kitų priežasčių. Dabar jo titano nešiklio dėklo ruošiniai (naudojami plokštelių gamyboje) yra 3D spausdinami, o ne kalti, todėl sutaupoma 64 % žaliavų. Ir pristatoma greičiau. Norsk Titanium, metalo priedų gamybos įmonė, naudojanti nukreiptos energijos nusodinimo (DED) platformą, spausdina 80 kilogramų (apie 176 svarus) beveik tinklo formos ruošinių (naudojamų puslaidininkinių plokštelių gamyboje) su Ti64.
Norsk ruošinį sukūrė su olandų partneriu Hittech Group ir, pasak Norsk, jis naudojamas ASML litografijos sistemose. ASML, taip pat įsikūrusi Nyderlanduose, per pastaruosius kelerius metus buvo viena labiausiai aptarinėjamų kompanijų pasaulyje, kai trūko lustų. Konkrečiai, ASML yra žinomas dėl to, kad gamina vienintelį pasaulyje ekstremalų ultravioletinį (EUV) litografijos aparatą.
Net JAV karinis jūrų laivynas pradėjo naudoti 3D spausdintą titaną, kad sutaupytų laiko ir pinigų bei pašalintų priklausomybę nuo užsienio tiekimo grandinių. Neturėdamas vidaus pajėgumų gaminti didelius titano liejinius, reikalingus didelio našumo išcentriniams siurbliams, karinis jūrų laivynas kentėjo nuo ilgo pristatymo laiko ir tiekimo grandinės, kurioje buvo naudojamos brangios, daug anglies dioksido išskiriančios titano žaliavos. Tačiau netrukus, bendradarbiaudama su naujais vietiniais partneriais „IperionX Company“, gamindama perdirbtus titano miltelius ir „Carver Pump Company“, skirtą greitam prototipų kūrimui, karinis jūrų laivynas galės žymiai sutrumpinti pagrindinių dalių pristatymo ciklą, pagerinti įrangos prieinamumą ir tvariai perdirbti svarbiausius Amerikos statybų elementus. titano tiekimo grandinė.