Ketahui tentang sifat titanium bercetak 3D
1. Memahami logam titanium
Titanium tulen biasanya tidak digunakan dalam aplikasi kejuruteraan, tetapi biasanya digunakan dalam pasaran bioperubatan untuk komponen seperti implan lutut dan pinggul. Aloi berasaskan titanium - campuran komposisi logam terkawal yang memberikan sifat mekanikal tertentu - digunakan secara meluas dalam industri yang memerlukan sifat bahagian yang sangat spesifik. Pembekal bahan logam telah lama menyediakan pengilang dengan titanium untuk tuangan, dan kini mereka juga mula menawarkan serbuk titanium yang dirumus khas untuk pembuatan prototaip pantas.
Titanium untuk pembuatan bahan tambahan
Gred 5 titanium 6Al-4V ialah aloi titanium yang paling biasa digunakan dalam pembuatan bahan tambahan, menjadikannya bahan yang sesuai untuk prototaip dan bahagian berfungsi dalam sektor aeroangkasa, automotif dan ketenteraan. Ia juga merupakan bahan yang sangat baik untuk pembuatan bahagian dengan geometri dan ketepatan yang kompleks, serta perkakasan pengeluaran.
Gred 23 titanium 6Al-4V ialah aloi biokompatibel yang biasa digunakan dalam implan perubatan dan prostetik.
Kekuatan titanium gred Beta 21S adalah lebih tinggi daripada aloi titanium tradisional seperti Ti-6Al-4V, dan rintangan pengoksidaan dan rintangan rayapannya juga lebih baik daripada aloi titanium tradisional seperti Ti{{3} }V-3Cr. Gred 21 titanium mempunyai kecekapan penyerapan hidrogen yang paling rendah daripada semua aloi titanium. Ia sesuai untuk implan ortopedik dan aplikasi enjin aeroangkasa. Beta titanium digunakan secara meluas dalam ortodontik.
Gred 1 dan 2 Cp-Ti (titanium tulen) digunakan secara meluas dalam bidang perubatan kerana biokompatibilitasnya dengan tubuh manusia.
BT20 ialah aloi titanium hampir alfa yang mengandungi bahan tambahan aluminium dan zirkonium. Komponen yang diperbuat daripada BT20 mempunyai kekuatan khusus yang tinggi, kapasiti galas beban yang tinggi dan rintangan suhu, jadi ia boleh digunakan untuk komponen tugas berat dalam pembuatan pesawat dan enjin.
2. Bagaimana untuk mencetak titanium 3D
Terdapat pelbagai teknologi percetakan 3D logam yang boleh digunakan untuk memproses aloi berasaskan titanium, tetapi yang paling biasa digunakan ialah proses gabungan katil serbuk (campuran katil serbuk laser, gabungan katil serbuk rasuk elektron) menggunakan serbuk titanium.
Menurut laporan firma perunding Ampower, "Kebanyakan bahagian titanium AM dihasilkan menggunakan teknologi katil serbuk. "Teknologi gabungan katil serbuk digunakan untuk menghasilkan komponen ringan untuk aeroangkasa dan perlumbaan serta implan perubatan, manakala teknologi jetting pengikat biasanya digunakan untuk menghasilkan peranti perubatan yang lebih kecil daripada titanium."
Ciri-ciri titanium bercetak 3D
Dalam kedua-dua proses katil serbuk, persoalan yang paling penting ialah bagaimana struktur mikro bahan berkembang semasa proses pencetakan, dan bagaimana ketumpatan tenaga dan haba yang dipindahkan berinteraksi dengan kekisi bahan. Interaksi ini dicerminkan dalam profil suhu bergantung masa bagi sinar laser atau elektron yang dihantar ke bahan mentah.
Percetakan 3D subjek logam titanium kepada kitaran pemprosesan terma pelbagai rupa dan kompleks, dengan itu menjejaskan sifat mekanikal bahan. Memandangkan setiap pencetak adalah berbeza, bahan berbeza-beza dan skop untuk penalaan halus adalah besar, sukar untuk mengenal pasti arah aliran dan perhubungan antara mereka. Terdapat banyak penyelidikan dalam bidang ini baru-baru ini, dan kebanyakan kajian menunjukkan integriti struktur unggul bahagian titanium bercetak 3D.
Pada Mac 2021, pengeluar pencetak 3D logam MELD Manufacturing mengeluarkan data yang mengesahkan bahawa titanium yang dihasilkan oleh prosesnya memenuhi keperluan piawaian ASTM dan AMS untuk mencetak bahan penempaan.
Data telah dibangunkan dengan kerjasama Pusat Sains Pembuatan Kebangsaan (NCMS), Makmal Penyelidikan Tentera Darat (ARL) dan program Pembuatan, Bahan dan Proses Termaju (AMMP) menggunakan Ti-6Al{{1} }Bahan V (Ti64), juga dikenali sebagai tahap ASTM 5) yang dijana untuk ujian.
Data ini menunjukkan bahawa kekuatan hasil, kekuatan tegangan muktamad dan pemanjangan bahan bercetak dalam semua paksi (termasuk arah Z melalui lapisan bercetak) melebihi keperluan minimum yang ditentukan oleh piawaian ASTM.
Bilangan implan pembedahan cetak 3D berasaskan titanium yang diluluskan oleh FDA AS terus berkembang apabila pengeluar perubatan semakin menggunakan teknologi pembuatan bahan tambahan dalam keupayaan pengeluaran mereka.
