Ghid de imprimare 3D Titan

Titanul este unul dintre cele mai frecvent utilizate metale în fabricarea aditivă și este utilizat pe scară largă în industria aerospațială, instrumente chirurgicale pentru înlocuirea articulațiilor, cadre de curse și biciclete, electronice și alte produse de înaltă performanță.
Titanul și aliajele pe bază de titan oferă o rezistență mecanică ridicată, un raport mare rezistență-greutate și o rezistență la coroziune mai bună decât oțelul inoxidabil. Materialul ar putea face rachetele și aeronavele mai ușoare, economisind combustibil și crescând capacitatea de sarcină utilă. De asemenea, poate face produse electronice, cum ar fi smartphone-uri și ochelari VR, mai ușoare. Același lucru este valabil și pentru implanturile medicale. În plus, dacă combinați calitățile inerente ale titanului cu capacitățile unice ale imprimării 3D, avantajele sunt multiplicate.
Piese din titan imprimate 3D: articulațiile șoldurilor GE Additive, paletele ventilatorului Sciaky, vârfurile rachetei Arcam Darker, componentele rețelei de titan ale 3D Systems, stenturile din titan EOS, implanturile spinale chirurgicale Zenith Tecnica.
Tehnologia de imprimare 3D poate face acest metal scump mai eficient, cu un consum mai mic de materie primă și mai puține resturi. Ca tehnologie de prototipare rapidă, imprimarea 3D metalică utilizează de obicei doar cantitatea de material necesară pentru a face piesa și o structură de suport relativ mică.
Imprimarea 3D permite, de asemenea, modele complexe, cum ar fi canalele interne, părțile goale sau umplute cu zăbrele, pentru a reduce greutatea, ceea ce nu este posibil cu nicio altă metodă de fabricație. Deoarece nu sunt necesare matrițe sau instrumente, tehnologia de imprimare 3D cu titan poate crea piese unice, cum ar fi implanturi specifice pacientului, prototipuri și instrumente de cercetare.
Titanul imprimat 3D are numeroase aplicații în producție, asistență medicală, explorare spațială și alte domenii. Să aruncăm o privire la de ce titanul este atât de potrivit pentru fabricarea aditivă și aplicațiile sale actuale.
1. Aplicarea aliajului de titan de imprimare 3D
Imprimarea 3D poate crea piese complicate din titan cu pereți foarte subțiri, motiv pentru care este folosită pentru a face carcase de ceasuri, cum ar fi ceasurile Panerai și Holthinrichs ilustrate aici, despre care se zvonește că fac parte din Apple Watch Ultra.
În 2023, producătorul de smartphone-uri Honor a lansat un nou telefon pliabil Magic V2, care folosește un capac pentru balamale din aliaj de titan imprimat 3D, care este mai ușor și cu 150% mai puternic decât versiunea anterioară din aliaj de aluminiu. Compania susține că această mică bucată de metal de titan poate fi imprimată în zeci de mii de foi de titan prin tehnologia de imprimare 3D, care este, de asemenea, cheia pentru plierea și desfășurarea netedă și de lungă durată a produsului.
Implanturi medicale si dentare

În industria medicală, implanturile de titan imprimate 3D au fost utilizate cu succes în articulațiile coloanei vertebrale, șoldului, genunchiului și membrelor datorită biocompatibilității și proprietăților mecanice bune ale metalului în sine, cuplate cu capacitatea imprimării 3D de a personaliza structura poroasă ( Realizarea osteointegrarii ) și personalizarea în masă, aducând astfel rezultate mai bune ale tratamentului pacienților.
Implanturile de titan imprimate 3D câștigă aprobare și cerere din ce în ce mai mare de reglementare. Deoarece majoritatea implanturilor medicale sunt făcute pentru un grup mare de persoane cu aceeași afecțiune, acestea nu sunt potrivite pentru toată lumea. Persoanele cu boli rare sunt adesea excluse. Acum, cu tehnologia de imprimare 3D, este posibil să se producă implanturi concepute special pentru pacienți individuali.
În 2023, un chirurg din Regatul Unit a efectuat patru intervenții chirurgicale la încheietura mâinii în aceeași zi, folosind plăci de titan imprimate 3D specifice pacientului pentru a corecta o deformare a osului încheieturii rupte anterior. „Odată ce acest proces de planificare este finalizat”, a spus dr. Akshay Malhotra, chirurg ortoped consultant și conducător clinic pentru chirurgia mâinii și încheieturii mâinii la Spitalele Universitare din North Midlands, plăcile personalizate sunt imprimate folosind pulbere de titan, apoi testate, expediate în Marea Britanie și sterilizat la spitalul judetean in pregatire pentru interventie chirurgicala.
În 2022, medicii de la Spitalele Manipal din India au întâlnit un pacient cu cancer a cărui tumoră îi distrugea coastele, așa că au apelat la titan imprimat 3D. În general, implanturile de acest nivel sunt prea grele pentru a le suporta corpul uman, dar, deoarece titanul este ușor și puternic, este posibil să se imprime 3D înlocuitori specifice pacientului cu o greutate mai mică de 250 de grame. Datorită succesului implantului imprimat 3D, pacientul și-a revenit complet și a revenit la viața normală fără să se bazeze pe mașini externe care să-l ajute să respire.
Într-un studiu de intervenție chirurgicală de înlocuire a osului gleznei folosind oase Talas de titan imprimate 3D personalizate de pacient, pacienții au raportat rezultate pozitive. Înlocuirea osoasă înseamnă că pacienții nu au nevoie de o înlocuire totală a gleznei. Talusul este o caracteristică anatomică foarte specifică a pacientului, care necesită o parte 3D unică proiectată pe baza datelor de scanare CT ale pacientului.
Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente a aprobat un număr mare de implanturi de titan imprimate 3D în 2023, care implică în principal implanturi spinale.
Primul dispozitiv de artroplastie de gleznă imprimat 3D din metal (titan) Restor3d specific pacientului va fi aprobat în 2023.
Sistemul de fuziune a articulației sacroiliace din titan imprimat 3D posterior al SurGenTec Tilink-P va fi aprobat în 2023.
Implantul imprimat 3D FloSpine pentru susținerea coloanei vertebrale, sistemul Tri-Largo Cervical Spine System, urmează să primească aprobarea FDA în 2023.
Sistemul de fuziune interbody cervicală 3D al Eminent Spine (configurație de titan imprimată 3D) va primi aprobarea FDA în 2023.
Sistemul de distanțiere cervical din titan Blackhawk Ti de la ChoiceSpine, imprimat 3D, va primi aprobarea FDA în 2023.
Sistemul de fuziune a articulației sacroiliace Siber Ti de la Corelink (implant de titan poros, nanosuprafață, imprimat 3D) va primi aprobarea FDA în 2023.
bicicleta
Titanul imprimat 3D este aproape obișnuit în bicicletele de performanță de astăzi, unde fiecare gram de greutate contează și rezistența ridicată este crucială. Folosit în manivele, pârghii de frână, tije, suporturi schimbătoare și chiar și cadre complete, titanul s-a dovedit a fi la fel de puternic ca aluminiul și la fel de ușor ca fibra de carbon, fără provocările de sustenabilitate ale fibrei de carbon.
Recent, producătorul de biciclete Carbon Wasp a detaliat de ce renunță la aluminiu și fibra de carbon în favoarea tipăririi 3D a titanului pentru a crea cele mai recente brațe de manivelă de pe piața de schimb.
Vorbind despre cadre complete, producătorul de biciclete Angel Cycle Works spune că a imprimat 3D un cadru din titan într-o singură componentă ușoară, care reduce secunde cruciale din timpul de cursă și permite noi geometrii de design. Noua sa superbike, numită Heaven, este cu 400 de grame mai ușoară decât versiunea anterioară. Un alt cadru din aliaj de titan lansat de Pilot anul acesta se numește Pilot Seiren. Cadrul bicicletei de șosea este imprimat în întregime 3D din titan (împărțit în trei părți). Compania spune că titanul imprimat 3D îi permite să personalizeze bicicleta după preferințele pilotului, iar cadrul nu necesită vopsea sau acoperire.
În industria aerospațială, există în prezent mai multe piese de prototipare rapidă pe bază de titan în uz comercial și militar, iar multe alte prototipuri sunt în curs de a fi certificate de FAA. Titanul pentru imprimarea 3D este apreciat pentru „raportul de cumpărare la zbor” scăzut, un termen aerospațial care se referă la corelația dintre greutatea materialului de pornire și greutatea piesei imprimate.
Câțiva producători contractuali specializați în piețele aerospațiale, de apărare și spațiale, precum Primus Aerospace, StarHagen Aerospace și Zeda, au investit în imprimante 3D capabile să producă prototipuri de piese din titan și piese finale.

În 2023, GKN Aerospace a anunțat planuri de a construi o celulă masivă de imprimare 3D pentru imprimarea 3D a structurilor de avioane din titan, ca parte a noului său centru global de tehnologie din Texas. Imprimanta, numită Cell 3, poate face piese de titan lungi de cinci metri.
de fabricație
Producătorul de semiconductori ASML a apelat la imprimarea 3D a titanului din motive complet diferite. Acum, preformele sale de titan pentru tăvi de transport (utilizate în producția de napolitane) sunt mai degrabă imprimate 3D decât forjate, ceea ce economisește 64% din materii prime. Și este livrat mai repede. Norsk Titanium, o companie de producție de aditivi metalici care utilizează o platformă de depunere de energie direcționată (DED), imprimă 80 de kilograme (aproximativ 176 de lire sterline) de preforme de formă aproape netă (utilizate în producția de plachete semiconductoare) cu Ti64.
Norsk a dezvoltat preforma împreună cu partenerul olandez Hittech Group și, conform Norsk, este utilizată în sistemele de litografie ale ASML. ASML, cu sediul tot în Țările de Jos, a fost una dintre cele mai discutate companii din lume pe fondul penuriei de cipuri din ultimii câțiva ani. Mai exact, ASML este cunoscut pentru producerea singurei mașini de litografie cu ultraviolete extreme (EUV) din lume.
Chiar și Marina SUA a început să adopte titanul imprimat 3D pentru a economisi timp și bani și pentru a elimina dependența de lanțurile de aprovizionare străine. Fără capacități interne de a produce piese turnate mari de titan necesare pompelor centrifuge de înaltă performanță, Marina a avut de suferit din cauza unor timpi lungi de livrare și a unui lanț de aprovizionare care folosea materii prime de titan cu costuri ridicate, cu consum intens de carbon. Dar, în curând, prin cooperarea cu noii parteneri autohtoni IperionX Company pentru a produce pulbere de titan reciclată și Carver Pump Company pentru fabricarea rapidă a prototipurilor, Marina va putea scurta în mod semnificativ ciclul de livrare a pieselor cheie, va îmbunătăți disponibilitatea echipamentelor și va recicla în mod durabil elementele critice din Building America. lanțul de aprovizionare cu titan.