Saznajte više o svojstvima 3D tiskanog titana
1. Razumjeti metalni titan
Čisti titan obično se ne koristi u inženjerskim aplikacijama, ali se obično koristi na biomedicinskom tržištu za komponente kao što su implantati za koljeno i kuk. Legure na bazi titana - mješavine kontroliranih metalnih sastava koji daju specifična mehanička svojstva - naširoko se koriste u industrijama koje zahtijevaju vrlo specifična svojstva dijelova. Dobavljači metalnih materijala dugo su proizvođačima opskrbljivali titan za lijevanje, a sada također počinju nuditi titanijeve prahove posebno formulirane za brzu proizvodnju prototipova.
Titan za aditivnu proizvodnju
Titan 6Al-4V stupnja 5 najčešće je korištena legura titana u aditivnoj proizvodnji, što ga čini idealnim materijalom za prototipove i funkcionalne dijelove u zrakoplovnom, automobilskom i vojnom sektoru. Također je izvrstan materijal za proizvodnju dijelova složene geometrije i preciznosti, kao i proizvodnog alata.
Titan 6Al-4V stupnja 23 je biokompatibilna legura koja se obično koristi u medicinskim implantatima i protetici.
Čvrstoća titana razreda Beta 21S veća je od tradicionalnih legura titana kao što je Ti-6Al-4V, a njegova otpornost na oksidaciju i otpornost na puzanje također su bolji od tradicionalnih legura titana kao što je Ti{{3} }V-3Cr. Titan stupnja 21 ima najnižu učinkovitost apsorpcije vodika od svih legura titana. Idealan je za ortopedske implantate i aplikacije u zrakoplovnim motorima. Beta titan ima široku primjenu u ortodonciji.
Grade 1 i 2 Cp-Ti (čisti titan) naširoko se koristi u medicini zbog svoje biokompatibilnosti s ljudskim tijelom.
BT20 je gotovo alfa legura titana koja sadrži aditive aluminija i cirkonija. Komponente izrađene od BT20 imaju visoku specifičnu čvrstoću, visoku nosivost i temperaturnu otpornost, pa se mogu koristiti za teške komponente u proizvodnji zrakoplova i motora.
2. Kako 3D printati titan
Postoje različite tehnologije 3D ispisa metala koje se mogu koristiti za obradu legura na bazi titana, ali najčešće se koristi proces fuzije u prahu (fuzija u sloju laserskog praha, fuzija u sloju praha elektronskim snopom) pomoću titanovog praha.
Prema izvješću konzultantske tvrtke Ampower, "Većina AM dijelova od titana proizvodi se korištenjem tehnologije praškastog sloja. "Tehnologija fuzije praha koristi se za proizvodnju laganih komponenti za zrakoplovstvo i utrke, kao i medicinskih implantata, dok se tehnologija mlaza veziva obično koristi za proizvode manje medicinske uređaje od titana."
Karakteristike 3D tiskanog titana
U oba procesa sloja praha, najvažnije pitanje je kako se mikrostruktura materijala razvija tijekom procesa tiskanja i kako gustoća energije i prenesena toplina stupaju u interakciju s rešetkom materijala. Ta se interakcija odražava u vremenski ovisnom temperaturnom profilu laserske ili elektronske zrake koja se isporučuje sirovini.
3D ispis podvrgava metalni titan višestrukim i složenim ciklusima toplinske obrade, čime se utječu na mehanička svojstva materijala. Budući da je svaki pisač drugačiji, materijali se razlikuju, a prostor za fino podešavanje velik, može biti teško identificirati trendove i odnose među njima. Nedavno je bilo mnogo istraživanja u ovom području, a većina studija ukazuje na superiorni strukturni integritet 3D tiskanih dijelova od titana.
U ožujku 2021. proizvođač metalnih 3D pisača MELD Manufacturing objavio je podatke koji potvrđuju da titan proizveden njegovim procesom ispunjava zahtjeve standarda ASTM i AMS za ispis materijala za kovanje.
Podaci su razvijeni u suradnji s Nacionalnim centrom za proizvodne znanosti (NCMS), Army Research Laboratory (ARL) i programom Advanced Manufacturing, Materials, and Processes (AMMP) korištenjem Ti-6Al{{1} }V (Ti64) materijal, poznat i kao ASTM 5 razina) generiran za testiranje.
Ovi podaci pokazuju da granica razvlačenja, krajnja vlačna čvrstoća i istezanje tiskanog materijala u svim osima (uključujući smjer Z kroz tiskani sloj) premašuju minimalne zahtjeve navedene u ASTM standardima.
Broj 3D tiskanih kirurških implantata na bazi titana koje je odobrila američka FDA nastavlja rasti jer proizvođači medicinskih proizvoda sve više usvajaju aditivne proizvodne tehnologije u svojim proizvodnim mogućnostima.
