Vodič za 3D ispis na titanu
Titan je jedan od najčešće korištenih metala u aditivnoj proizvodnji i naširoko se koristi u zrakoplovstvu, zamjeni zglobova i kirurškim alatima, okvirima za utrke i bicikle, elektronici i drugim proizvodima visokih performansi.
Titan i legure na bazi titana nude visoku mehaničku čvrstoću, visok omjer čvrstoće i težine i bolju otpornost na koroziju od nehrđajućeg čelika. Materijal bi mogao učiniti rakete i zrakoplove lakšima, štedeći gorivo i povećavajući nosivost. Također može olakšati elektroničke proizvode poput pametnih telefona i VR naočala. Isto vrijedi i za medicinske implantate. Nadalje, ako kombinirate inherentne kvalitete titana s jedinstvenim mogućnostima 3D ispisa, prednosti se višestruko povećavaju.
3D tiskani dijelovi od titana: zglobovi kuka GE Additiva, lopatice ventilatora Sciakyja, vrhovi raketa Arcama Darkera, komponente rešetke od titana 3D Systemsa, titanski stentovi EOS-a, kirurški spinalni implantati Zenith Tecnica.
Tehnologija 3D printanja može učiniti ovaj skupi metal učinkovitijim uz manju potrošnju sirovina i manje otpada. Kao tehnologija brze izrade prototipova, metalni 3D ispis obično koristi samo onoliko materijala koliko je potrebno za izradu dijela i relativno malo potporne strukture.
3D ispis također omogućuje složene dizajne kao što su unutarnji kanali, šuplji ili rešetkasti dijelovi za smanjenje težine, što nije moguće s bilo kojom drugom metodom proizvodnje. Budući da nisu potrebni kalupi ili alati, tehnologija 3D ispisa od titana može isplativo izraditi jedinstvene dijelove kao što su implantati specifični za pacijenta, prototipovi i alati za istraživanje.
3D tiskani titan ima brojne primjene u proizvodnji, zdravstvu, istraživanju svemira i drugim područjima. Pogledajmo zašto je titan toliko prikladan za aditivnu proizvodnju i njegove trenutne primjene.
1. Primjena 3D printanja legure titana
3D printanje može stvoriti vrlo tanke stijenke, zamršene dijelove od titana, zbog čega se koristi za izradu kućišta satova, kao što su satovi Panerai i Holthinrichs prikazani ovdje, za koje se priča da su dio Apple Watch Ultra.
Godine 2023. proizvođač pametnih telefona Honor lansirao je novi sklopivi telefon Magic V2, koji koristi 3D tiskan poklopac šarke od titanijske legure, koji je lakši i 150% jači od prethodne verzije od aluminijske legure. Tvrtka tvrdi da se ovaj mali komad metala od titana može otisnuti u desetke tisuća listova metala od titana pomoću tehnologije 3D ispisa, što je također ključ za dugotrajno i glatko sklapanje i rasklapanje proizvoda.
Medicinski i zubni implantati
U medicinskoj industriji 3D tiskani titanski implantati uspješno su korišteni u kralježnici, kuku, koljenu i zglobovima udova zbog biokompatibilnosti i dobrih mehaničkih svojstava samog metala, zajedno sa sposobnošću 3D printanja da prilagodi poroznu strukturu ( Postići oseointegraciju ) i masovnu prilagodbu, čime se pacijentima donose bolji rezultati liječenja.
3D tiskani implantati od titana dobivaju sve veće regulatorno odobrenje i potražnju. Budući da je većina medicinskih implantata izrađena za veliku skupinu ljudi s istim stanjem, nisu prikladni za svakoga. Osobe s rijetkim bolestima često su isključene. Sada, s tehnologijom 3D ispisa, moguće je proizvesti implantate dizajnirane posebno za pojedinačne pacijente.
Godine 2023. kirurg u Ujedinjenom Kraljevstvu izveo je četiri operacije zapešća istog dana, koristeći 3D tiskane ploče od titana za pacijenta kako bi ispravio prethodno slomljenu deformaciju kosti zapešća. "Kad se ovaj proces planiranja dovrši", rekao je dr. Akshay Malhotra, ortopedski kirurg konzultant i klinički voditelj za kirurgiju šake i zapešća u Sveučilišnim bolnicama North Midlandsa, ploče izrađene po narudžbi tiskaju se pomoću titanovog praha, zatim testiraju, šalju u UK i sterilizirana u županijskoj bolnici u pripremi za operaciju.
Godine 2022. liječnici u bolnicama Manipal u Indiji susreli su se s pacijentom oboljelim od raka čiji je tumor uništavao rebra, pa su se okrenuli 3D tiskanom titanu. Općenito govoreći, implantati ove razine preteški su za podnošenje ljudskog tijela, ali budući da je titan lagan i čvrst, moguće je 3D ispisati nadomjestke specifične za pacijenta koji teže manje od 250 grama. Zahvaljujući uspjehu 3D printanog implantata, pacijent se potpuno oporavio i vratio normalnom životu bez oslanjanja na vanjske strojeve koji mu pomažu disati.
U ispitivanju operacije zamjene kosti gležnja pomoću 3D tiskanih Talas kostiju od titana po mjeri pacijenta, pacijenti su prijavili pozitivne rezultate. Zamjena kosti znači da pacijentima nije potrebna potpuna zamjena gležnja. Talus je vrlo specifična anatomska značajka pacijenta, koja zahtijeva jedinstveni 3D dio dizajniran na temelju podataka pacijentovog CT skeniranja.
Američka Agencija za hranu i lijekove odobrila je veliki broj 3D ispisanih titanskih implantata u 2023., uglavnom uključujući spinalne implantate.
Restor3d-ov prvi potpuno metalni (titan) 3D tiskani uređaj za artroplastiku gležnja prilagođen pacijentu bit će odobren 2023.
SurGenTecov posteriorni 3D tiskani titanski sustav fuzije sakroilijačnog zgloba Tilink-P bit će odobren 2023. godine.
FloSpineov 3D tiskani implantat za potporu kralježnice, Tri-Largo Cervical Spine System, trebao bi dobiti odobrenje FDA 2023. godine.
Eminent Spineov 3D sustav cervikalne međutjelesne fuzije (3D ispisana konfiguracija titana) dobit će odobrenje FDA 2023. godine.
ChoiceSpine's titanium Blackhawk Ti 3D tiskani cervikalni spacer sustav dobit će odobrenje FDA-e 2023. godine.
Corelinkov Siber Ti sustav fuzije sakroilijačnog zgloba (porozan, nanopovršinski, 3D tiskani titanski implantat) dobit će odobrenje FDA 2023. godine.
bicikl
3D tiskani titan gotovo je uobičajen u današnjim motociklima performansi, gdje se računa svaka unca težine, a velika snaga je ključna. Korišten u ručicama, polugama kočnice, nosačima, vješalicama mjenjača, pa čak i punim okvirima, titan se pokazao jakim kao aluminij i laganim kao karbonska vlakna bez izazova održivosti karbonskih vlakana.
Nedavno je proizvođač bicikala Carbon Wasp detaljno objasnio zašto se odriče aluminija i ugljičnih vlakana u korist 3D ispisa titana kako bi stvorio svoje najnovije pogonske poluge za naknadno tržište.
Govoreći o punim okvirima, proizvođač bicikala Angel Cycle Works kaže da je 3D ispisao okvir od potpuno titana u jednoj laganoj komponenti, što skraćuje ključne sekunde vremena utrke i omogućuje nove geometrije dizajna. Njegov novi superbike, nazvan Heaven, 400 grama je lakši od prethodne verzije. Još jedan okvir od legure titana koji je Pilot lansirao ove godine zove se Pilot Seiren. Okvir cestovnog bicikla u potpunosti je 3D printan od titana (podijeljen u tri dijela). Tvrtka kaže da 3D ispis titana omogućuje prilagodbu bicikla prema željama vozača, a okvir ne zahtijeva nikakvu boju ili premaz.
U zrakoplovnoj industriji trenutno postoji nekoliko dijelova za brzu izradu prototipa na bazi titana u komercijalnoj i vojnoj uporabi, a mnogi drugi prototipovi su u procesu certificiranja od strane FAA. Titan za 3D ispis cijenjen je zbog svog niskog "omjera kupnje i letenja", aerosvemirskog pojma koji se odnosi na korelaciju između težine početnog materijala i težine ispisanog dijela.
Nekoliko ugovornih proizvođača specijaliziranih za zrakoplovna, obrambena i svemirska tržišta, kao što su Primus Aerospace, StarHagen Aerospace i Zeda, uložili su u 3D pisače koji mogu proizvoditi prototipove dijelova od titana i finalne dijelove.
Godine 2023. GKN Aerospace najavio je planove za izgradnju masivne ćelije za 3D ispis za 3D ispis struktura zrakoplova od titana kao dio svog novog globalnog tehnološkog centra u Teksasu. Printer pod nazivom Cell 3 može izraditi dijelove od titana duge pet metara.
proizvodnja
Proizvođač poluvodiča ASML okrenuo se 3D ispisu titana iz potpuno drugih razloga. Sada su njegove predforme nosača od titana (koje se koriste u proizvodnji vafla) 3D tiskane, a ne kovane, čime se štedi 64% sirovina. I brže se isporučuje. Norsk Titanium, tvrtka za proizvodnju metalnih aditiva koja koristi platformu usmjerenog taloženja energije (DED), tiska 80 kilograma (oko 176 funti) preformi gotovo neto oblika (koje se koriste u proizvodnji poluvodičkih pločica) s Ti64.
Norsk je razvio predformu s nizozemskim partnerom Hittech Group i, prema Norsku, koristi se u ASML-ovim litografskim sustavima. ASML, također sa sjedištem u Nizozemskoj, bila je jedna od tvrtki o kojoj se najviše raspravljalo u svijetu zbog nestašice čipova u posljednjih nekoliko godina. Konkretno, ASML je poznat po proizvodnji jedinog stroja za litografiju s ekstremnim ultraljubičastim (EUV) svjetlom na svijetu.
Čak je i američka mornarica počela usvajati 3D tiskani titan kako bi uštedjela vrijeme i novac i eliminirala ovisnost o stranim opskrbnim lancima. Bez domaćih kapaciteta za proizvodnju velikih odljevaka od titana potrebnih za centrifugalne pumpe visokih performansi, mornarica je patila od dugog vremena isporuke i opskrbnog lanca koji je koristio skupe sirovine od titana s visokim udjelom ugljika. Ali uskoro, suradnjom s novim domaćim partnerima IperionX Company za proizvodnju recikliranog titanovog praha i Carver Pump Company za brzu proizvodnju prototipova, mornarica će moći značajno skratiti ciklus isporuke ključnih dijelova, poboljšati dostupnost opreme i održivo reciklirati Gradnja kritične Amerike opskrbni lanac titana.
