Praktisk tillämpning av titanlegering i 3D-tryckteknik

Titan, en av de mest kända legeringarna i Metal 3D Printing, kombinerar utmärkta mekaniska egenskaper med mycket låg specifik vikt. Ren titan Finns i kvaliteterna 1 till 4 och alla kvaliteter uppvisar extremt korrosionsbeständighet, smältbarhet och svetsbarhet. Ti6Al4V är en titanlegering som är 6-procent aluminium och 4-procent vanadin och upprätthåller sin höga draghållfasthet även vid extrema temperaturer. I 3D-utskrift kan de hittas ett brett utbud av alternativ i praktisk tillämpning.

 

1 Medicinsk applikation

I industriell process gör titans biokompatibilitet metallen valfri för medicinska tillämpningar, särskilt när direkt metallkontakt med vävnad eller ben är en nödvändighet. Bland de metallmaterial som används för mänsklig reparation av hård vävnad är Tis elastiska modul (cirka 80 ~ 110 GP) närmast mänsklig hård vävnad, vilket kan lindra den mekaniska otillgängligheten mellan metallimplantat och benvävnad. Därför har titanlegering ett brett användningsutsikter inom det medicinska området.

I mitten av 20-talet tillämpade amerikan och Förenade kungariket ren Ti i organismer första gången. Ren Ti har bra korrosionsbeständighet i fysiologisk miljö, främst för oral reparation och ersättning av mindre bärande delar, men dess dåliga slitstyrka har begränsat användningen i lagerdelar.

I 3D-utskrift, de mekaniska egenskaperna hos titanlegeringar Ti6Al4V(Gr5) och Ti6Al4V (Gr23) gör dem populära val för klinisk medicin. Jämfört med ren Ti har Ti6 Al4V-legeringen hög hållfasthet och bra bearbetbarhet, ursprungligen konstruerad för luftfartsapplikationer, och används allmänt i kirurgiska reparationsmaterial, till exempel skallehantering, benplatta etc. Under lång tid har de inhemska och utländska forskningsteamet fokuserar huvudsakligen på Ti6Al4V, men elementet Al och V kan vara skadligt för människokroppen, den nya beta titanlegeringen utan Al och V som TiZrNbSn, Ti24Nb4Zr7. 6 Sn etc hittades.

Numera har 3D-utskrift tillämpats inom ortopedisk kirurgi och benersättning. Enligt patientuppgifterna skrevs protesen och hjälpguiden ut för att hjälpa till att hitta snittläget, perforeringspositionen och borrdjupet för att simulera operationen. Protesen som tillverkas med 3D-utskriftsteknik kan regenerera mänskliga vävnadsceller i mellanslaget, och den anpassade protesen är densamma som den ursprungliga formen på patientens kropp och uppnår slutligen effekten av nära det verkliga benet efter operationen. I juli 2015 utförde bröstkirurgi från TangDu-sjukhuset i Kina framgångsrikt ett 3D-tryckt titanlegeringsjärnbensimplantat som en patient med sternaltumören och blev världens första 3D-tryckta titanlegeringsjärnimplantat. Tandvård presenteras av personlig anpassning, snabb och lätt miniatyrisering, vilket är särskilt lämpligt för att anta metallpulver, särskilt titanlegeringspulver 3D-utskriftsteknik. Dess produkter inkluderar tandkronor, tandbryggor, laterala ortodontiska fästen, protesfästen och tandskruvar.

 

2 Moulds och verktyg

Titanlegeringar används för att producera ett brett utbud av komponenter och delar som blad, fästelement, ringar, skivor, nav och kärl. Jämfört med de traditionella smide- och gjutningsmetoderna konverterar den datorstyrda 3D-utskriften CAD optimalt till maskinkod eller för att utesluta mänskliga fel, kontrollerar strikt verktygsdelens storlek, särskilt för komplexa delar och ultrakomplexa böjda delar. Det minskar kraftigt produktionstiden för modellen och formen, förbättrar modellens precision och kvalitet och minskar produktionstiden och kostnaden.

 

3 Flyg- och flygteknik

Att producera flygplan blir mer effektivt och kostnadseffektivt än någonsin för att det krävs kvalitetsteknik för att få ett flygplan upp i himlen. Från lätta komponenter till certifierad serieproduktion vet vi att flygplanskomponenter kräver en okonventionell touch. Den höga kostnaden, den komplexa processen och den långa leveranstiden för titanlegeringsprodukter som tillverkas med traditionella smide- och gjutningstekniker begränsar deras tillämpning, särskilt inom flygindustrin där anpassning krävs. ”Lättvikt” och ”hög hållfasthet” har varit huvudmålen för flygindustrin. utrustningstillverkning och utveckling, medan metalldelar som produceras av 3D-utskrifter helt uppfyller deras krav på utrustning.

Titanlegeringen som används för växellådor och anslutningsstång är Ti6Al4V och Ti6Al4VEL. 3D-trycktekniken integrerar konceptuell design, teknisk verifiering och produktion och tillverkning, som snabbt kan inse småskaliga produktinnovationer och förkorta utvecklings tiden. Den totala mängden material reducerades med 63%. Den betydande viktminskningen leder till en mindre koldioxidutskrift och mindre bränsleanvändning för flygplan. Den termiska spänningen reducerades på grund av mindre bulkmaterial och större stödytor och komplexa formade delar kan tillverkas.