Saznajte više o svojstvima 3D štampanog titanijuma

1. Razumjeti metal titanijum
Čisti titan se obično ne koristi u inženjerskim aplikacijama, ali se obično koristi na biomedicinskom tržištu za komponente kao što su implantati za koljena i kuk. Legure na bazi titana - mješavine kontroliranih metalnih kompozicija koje daju specifične mehaničke osobine - široko se koriste u industrijama koje zahtijevaju vrlo specifična svojstva dijelova. Dobavljači metalnih materijala već dugo opskrbljuju proizvođače titanijumom za livenje, a sada počinju da nude i titanijum u prahu specijalno formulisan za brzu proizvodnju prototipa.
Titanijum za aditivnu proizvodnju
Titanijum 6Al-4V stepena 5 je najčešće korišćena legura titanijuma u aditivnoj proizvodnji, što ga čini idealnim materijalom za prototipove i funkcionalne delove u vazduhoplovnom, automobilskom i vojnom sektoru. Također je odličan materijal za izradu dijelova složene geometrije i preciznosti, kao i proizvodnih alata.

Titanijum 23 stepena 6Al-4V je biokompatibilna legura koja se obično koristi u medicinskim implantatima i protetici.
Snaga titanijuma Beta 21S je veća od tradicionalnih legura titanijuma kao što je Ti-6Al-4V, a njegova otpornost na oksidaciju i otpornost na puzanje su takođe bolja od tradicionalnih legura titanijuma kao što je Ti{{3} }V-3Cr. Titanijum stepena 21 ima najnižu efikasnost apsorpcije vodonika od svih legura titanijuma. Idealan je za ortopedske implantate i primjenu u svemirskim motorima. Beta titanijum se široko koristi u ortodonciji.
Cp-Ti stepena 1 i 2 (čisti titanijum) se široko koristi u medicinskom polju zbog svoje biokompatibilnosti sa ljudskim tijelom.
BT20 je skoro alfa legura titanijuma koja sadrži aditive aluminijuma i cirkonija. Komponente napravljene od BT20 imaju visoku specifičnu čvrstoću, visoku nosivost i temperaturnu otpornost, pa se mogu koristiti za teške komponente u proizvodnji aviona i motora.
2. Kako 3D štampati titanijum
Postoje razne tehnologije 3D štampanja metala koje se mogu koristiti za obradu legura na bazi titana, ali najčešće se koristi proces fuzije u prahu (laserska fuzija praha, fuzija sloja praha elektronskim snopom) korišćenjem titanijumovog praha.
Prema izvještaju konsultantske firme Ampower, "Većina titanijumskih AM dijelova proizvodi se korištenjem tehnologije praškastog sloja. "Tehnologija fuzije praha koristi se za proizvodnju lakih komponenti za zrakoplovstvo i utrke, kao i medicinskih implantata, dok se tehnologija mlaznog mlaznog veziva obično koristi za proizvoditi manje medicinske uređaje od titanijuma."
Karakteristike 3D štampanog titanijuma
U oba procesa praškastog sloja, najvažnije pitanje je kako se mikrostruktura materijala razvija tokom procesa štampanja i kako gustina energije i prenesena toplota stupaju u interakciju sa rešetkom materijala. Ova interakcija se odražava u vremenski zavisnom temperaturnom profilu laserskog ili elektronskog snopa dostavljenog sirovom materijalu.
3D štampa podvrgava metal titanijuma višestrukim i složenim ciklusima termičke obrade, čime utiče na mehanička svojstva materijala. Pošto je svaki štampač drugačiji, materijali se razlikuju, a opseg finog podešavanja je veliki, može biti teško identifikovati trendove i odnose između njih. Nedavno je bilo mnogo istraživanja u ovoj oblasti, a većina studija ukazuje na superiorni strukturni integritet 3D štampanih delova od titanijuma.

U martu 2021., proizvođač metalnih 3D štampača MELD Manufacturing objavio je podatke koji potvrđuju da titanijum proizveden njegovim procesom ispunjava zahtjeve ASTM i AMS standarda za štampanje materijala za kovanje.
Podaci su razvijeni u saradnji sa Nacionalnim centrom za proizvodne nauke (NCMS), Laboratorijom za istraživanje vojske (ARL) i programom Napredna proizvodnja, materijali i procesi (AMMP) koristeći Ti-6Al{{1} }V (Ti64) materijal, također poznat kao ASTM 5 nivo) generiran za testiranje.
Ovi podaci pokazuju da granica povlačenja, granična vlačna čvrstoća i izduženje štampanog materijala u svim osama (uključujući Z smjer kroz tiskani sloj) premašuju minimalne zahtjeve specificirane ASTM standardima.
Broj 3D štampanih hirurških implantata na bazi titana, odobrenih od strane američke FDA, nastavlja da raste kako medicinski proizvođači sve više usvajaju tehnologije aditivne proizvodnje u svojim proizvodnim mogućnostima.