Titanyum 3D Yazdırma Kılavuzu

Titanyum, katmanlı imalatta en yaygın kullanılan metallerden biridir ve havacılık, eklem değiştirme ve cerrahi aletler, yarış ve bisiklet çerçeveleri, elektronik ve diğer yüksek performanslı ürünlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Titanyum ve titanyum bazlı alaşımlar, paslanmaz çeliğe göre yüksek mekanik mukavemet, yüksek mukavemet-ağırlık oranı ve daha iyi korozyon direnci sunar. Malzeme roketleri ve uçakları daha hafif hale getirerek yakıt tasarrufu sağlayabilir ve yük kapasitesini artırabilir. Ayrıca akıllı telefonlar ve VR gözlükleri gibi elektronik ürünleri de daha hafif hale getirebilir. Aynı durum tıbbi implantlar için de geçerlidir. Dahası, titanyumun doğal niteliklerini 3D baskının benzersiz yetenekleriyle birleştirirseniz avantajlar katlanarak artar.
3D baskılı titanyum parçalar: GE Additive'in kalça eklemleri, Sciaky'nin fan kanatları, Arcam Darker'ın roket uçları, 3D Systems'in titanyum kafes bileşenleri, EOS'un titanyum stentleri, Zenith Tecnica'nın cerrahi omurga implantları.
3D baskı teknolojisi, bu pahalı metali daha düşük hammadde tüketimi ve daha az hurda ile daha verimli hale getirebilir. Hızlı bir prototipleme teknolojisi olarak metal 3D baskı, genellikle yalnızca parçayı yapmak için gereken miktarda malzeme ve nispeten az destek yapısı kullanır.
3D baskı aynı zamanda iç kanallar, içi boş veya kafes dolu parçalar gibi karmaşık tasarımların ağırlığı azaltmasını sağlar; bunlar başka hiçbir üretim yöntemiyle mümkün değildir. Hiçbir kalıp veya alet gerekmediği için titanyum 3D baskı teknolojisi, hastaya özel implantlar, prototipler ve araştırma araçları gibi türünün tek örneği olan parçaları uygun maliyetli bir şekilde oluşturabilir.
3D baskılı titanyumun üretim, sağlık hizmetleri, uzay araştırmaları ve diğer alanlarda çok sayıda uygulaması vardır. Titanyumun katmanlı imalat için neden bu kadar uygun olduğuna ve mevcut uygulamalarına bir göz atalım.
1. 3D baskı titanyum alaşımının uygulanması
3D baskı çok ince duvarlı, karmaşık titanyum parçalar oluşturabiliyor; bu nedenle burada resimde görülen ve Apple Watch Ultra'nın parçası olduğu söylenen Panerai ve Holthinrichs saatleri gibi saat kasalarının yapımında kullanılıyor.
2023 yılında akıllı telefon üreticisi Honor, önceki alüminyum alaşımlı versiyona göre daha hafif ve %150 daha güçlü olan, 3D baskılı titanyum alaşımlı menteşe kapağı kullanan yeni katlanır telefon Magic V2'yi piyasaya sürdü. Şirket, bu küçük titanyum metal parçasının, 3D baskı teknolojisiyle on binlerce titanyum metal levhaya basılabileceğini, bunun da ürünün uzun ömürlü ve pürüzsüz katlanıp açılmasının anahtarı olduğunu iddia ediyor.
Tıbbi ve Diş İmplantları

Tıp endüstrisinde, 3D baskılı titanyum implantlar, metalin biyouyumluluğu ve iyi mekanik özelliklerinin yanı sıra 3D baskının gözenekli yapıyı kişiselleştirme yeteneği nedeniyle omurga, kalça, diz ve uzuv eklemlerinde başarıyla kullanılmıştır (Osseointegrasyonu sağlayın) ) ve kitlesel kişiselleştirme sayesinde hastalara daha iyi tedavi sonuçları sunuluyor.
3D baskılı titanyum implantlar giderek artan yasal onay ve talep kazanıyor. Tıbbi implantların çoğu aynı durumdaki büyük bir grup insan için yapıldığından herkes için uygun değildir. Nadir hastalıkları olan kişiler sıklıkla hariç tutulmaktadır. Artık 3D baskı teknolojisiyle kişiye özel implantlar üretmek mümkün.
2023 yılında Birleşik Krallık'ta bir cerrah, daha önce kırılan bilek kemiği deformitesini düzeltmek için hastaya özel 3D baskılı titanyum plakalar kullanarak aynı gün içinde dört bilek ameliyatı gerçekleştirdi. North Midlands Üniversite Hastanelerinde el ve bilek cerrahisinde danışman ortopedi cerrahı ve klinik lideri Dr. Akshay Malhotra, "Bu planlama süreci tamamlandıktan sonra" dedi. Özel yapım plakalar titanyum tozu kullanılarak basılıyor, ardından test ediliyor, Birleşik Krallık'a gönderiliyor ve ameliyata hazırlık amacıyla ilçe hastanesinde kısırlaştırıldı.
2022 yılında Hindistan'daki Manipal Hastanelerindeki doktorlar, tümörü kaburgalarını tahrip eden bir kanser hastasıyla karşılaştılar ve 3D baskılı titanyuma yöneldiler. Genel olarak konuşursak, bu seviyedeki implantlar insan vücudunun taşıyamayacağı kadar ağırdır, ancak titanyum hafif ve güçlü olduğundan, 250 gramdan daha hafif, hastaya özel yedek parçaların 3D yazıcıyla basılması mümkündür. 3D baskılı implantın başarısı sayesinde hasta, nefes almasına yardımcı olacak harici makinelere ihtiyaç duymadan tamamen iyileşti ve normal hayatına döndü.
Hastaya özel 3D baskılı titanyum Talas kemikleri kullanılarak yapılan ayak bileği kemiği replasman ameliyatı denemesinde hastalar olumlu sonuçlar bildirdi. Kemik değişimi, hastaların tam ayak bileği değişimine ihtiyaç duymadığı anlamına gelir. Talus, hastanın CT tarama verilerine göre tasarlanmış benzersiz bir 3 boyutlu parça gerektiren, hastanın çok spesifik bir anatomik özelliğidir.
ABD Gıda ve İlaç İdaresi, 2023 yılında başta omurga implantları olmak üzere çok sayıda 3D baskılı titanyum implantı onayladı.
Restor3d'nin ilk tamamen metal (titanyum) 3D baskılı ayak bileği artroplastisi hastaya özel cihazı 2023'te onaylanacak.
SurGenTec'in posterior 3D baskılı titanyum sakroiliak eklem füzyon sistemi Tilink-P 2023'te onaylanacak.
FloSpine'ın omurgayı destekleyen 3D baskılı implantı Tri-Largo Servikal Omurga Sistemi'nin 2023'te FDA onayı alması planlanıyor.
Eminent Spine'ın 3D servikal interbody füzyon sistemi (3D baskılı titanyum konfigürasyonu) 2023'te FDA onayını alacak.
ChoiceSpine'ın titanyum Blackhawk Ti 3D baskılı servikal aralayıcı sistemi 2023'te FDA onayını alacak.
Corelink'in Siber Ti sakroiliak eklem füzyon sistemi (gözenekli, nano yüzeyli, 3D baskılı titanyum implant) 2023'te FDA onayını alacak.
bisiklet
3D baskılı titanyum, ağırlığın her gramının önemli olduğu ve yüksek mukavemetin çok önemli olduğu günümüzün performans bisikletlerinde neredeyse yaygındır. Kranklarda, fren kollarında, rot kollarında, vites değiştirici askılarında ve hatta tam çerçevelerde kullanılan titanyumun, karbon fiberin sürdürülebilirlik zorlukları olmadan alüminyum kadar güçlü ve karbon fiber kadar hafif olduğu kanıtlanmıştır.
Son zamanlarda bisiklet üreticisi Carbon Wasp, en yeni satış sonrası krank kollarını oluşturmak için neden alüminyum ve karbon fiberden vazgeçip 3D baskı titanyumu tercih ettiğini açıkladı.
Tam çerçevelerden bahsetmişken, bisiklet üreticisi Angel Cycle Works, tek bir hafif bileşende tamamen titanyumdan oluşan bir çerçeveyi 3D olarak bastığını, bunun da yarış sürelerinden önemli saniyeleri kısalttığını ve yeni tasarım geometrilerine olanak sağladığını söylüyor. Heaven adı verilen yeni süper motosikleti önceki versiyona göre 400 gram daha hafif. Pilot'un bu yıl piyasaya sürdüğü bir diğer tamamen titanyum alaşımlı çerçeve ise Pilot Seiren olarak adlandırılıyor. Yol bisikletinin çerçevesi tamamen titanyumdan 3D baskıyla üretildi (üç parçaya bölünmüş). Şirket, 3 boyutlu baskı titanyumunun motosikleti sürücünün tercihlerine göre özelleştirmesine olanak sağladığını ve çerçevenin herhangi bir boya veya kaplama gerektirmediğini söylüyor.
Havacılık ve uzay endüstrisinde ticari ve askeri kullanımda halihazırda çok sayıda titanyum bazlı hızlı prototipleme parçası bulunmaktadır ve diğer birçok prototip de FAA tarafından onaylanma sürecindedir. 3D baskı titanyum, başlangıç ​​malzemesi ağırlığı ile basılı parçanın ağırlığı arasındaki korelasyonu ifade eden bir havacılık terimi olan düşük "satın alma-uçma oranı" nedeniyle ödüllendirilmektedir.
Primus Aerospace, StarHagen Aerospace ve Zeda gibi havacılık, savunma ve uzay pazarlarında uzmanlaşmış birçok sözleşmeli üretici, titanyum parça prototipleri ve son parçalar üretebilen 3D yazıcılara yatırım yaptı.

2023 yılında GKN Aerospace, Teksas'taki yeni küresel teknoloji merkezinin bir parçası olarak 3D baskı titanyum uçak yapıları için devasa bir 3D baskı hücresi inşa etme planlarını duyurdu. Cell 3 adı verilen yazıcı, beş metre uzunluğunda titanyum parçalar üretebiliyor.
üretme
Yarı iletken üreticisi ASML, tamamen farklı nedenlerle 3D baskı titanyuma yöneldi. Artık titanyum taşıyıcı tepsi preformları (wafer üretiminde kullanılır) dövme yerine 3D baskıyla üretiliyor ve bu da ham maddeden %64 tasarruf sağlıyor. Ve daha hızlı teslim edilir. Yönlendirilmiş enerji biriktirme (DED) platformunu kullanan bir metal katmanlı imalat şirketi olan Norsk Titanium, Ti64 ile 80 kilogramlık (yaklaşık 176 pound) net şekle yakın ön kalıplar (yarı iletken levha üretiminde kullanılan) basıyor.
Norsk, preformu Hollandalı ortağı Hittech Group ile birlikte geliştirdi ve Norsk'a göre bu, ASML'nin litografi sistemlerinde kullanılıyor. Merkezi yine Hollanda'da bulunan ASML, son birkaç yıldır yaşanan çip sıkıntısı nedeniyle dünyanın en çok konuşulan şirketlerinden biri oldu. Özellikle ASML, dünyanın tek ekstrem ultraviyole (EUV) litografi makinesini üretmesiyle tanınır.
ABD Donanması bile zamandan ve paradan tasarruf etmek ve yabancı tedarik zincirlerine bağımlılığı ortadan kaldırmak için 3D baskılı titanyumu benimsemeye başladı. Yüksek performanslı santrifüj pompalar için ihtiyaç duyulan büyük titanyum dökümleri üretecek yerel kapasiteye sahip olmayan Donanma, uzun teslim sürelerinden ve yüksek maliyetli, karbon yoğunluklu titanyum hammaddeleri kullanan bir tedarik zincirinden sıkıntı çekiyordu. Ancak yakında, geri dönüştürülmüş titanyum tozu üretmek için yeni yerel ortaklar IperionX Company ve hızlı prototip üretimi için Carver Pump Company ile işbirliği yaparak Donanma, önemli parçaların teslimat döngüsünü önemli ölçüde kısaltabilecek, ekipmanın kullanılabilirliğini iyileştirebilecek ve Building America'nın kritik önem taşıyan ekipmanlarını sürdürülebilir bir şekilde geri dönüştürebilecek. titanyum tedarik zinciri.