» 3DPE » چاپ سه بعدی تیتانیوم (Titanium)– همه چیزهایی که باید بدانید
راهنمای جامع چاپ سه بعدی تیتانیوم

چاپ سه بعدی تیتانیوم (Titanium)– همه چیزهایی که باید بدانید

Titanium فلزی قوی به اندازه فولاد اما سبکتر (نصف وزن فولاد) است – فلز پیچیده‌ای که میتوان با آن همه کار کرد، اما گویا عملاً برای پرینت سه بعدی اختراع شده است! در این مطلب تمام آنچه را که باید درباره پرینت Titanium بدانید، گردآوری کرده‌ایم.

«ویلیام گرگور»، معدن شناس انگلیسی و «مارتین هاینریس کلاپروث»، شیمیدان آلمانی در سالهای 1790 تا 1800 سنگ معدنی روتیل که کانی اصلی تیتانیوم است را کشف و استخراج کردند (آنها با الهام از Titan، اسطوره یونانی نامش را تیتانیم گذاشتند). اما تیتانیوم مصنوعی جهان مدرن، مدیون «متیو هانتر»، متالورژیست نیوزیلندیست که آنرا در امریکا احیا و خالص‌سازی کرد و امروزه این ماده ساخته دست بشر، بطرز شگفت‌آوری در برابر خورنده‌ترین محلولهای شیمیایی مقاوم گشته و بالاترین نسبت استحکام به چگالی را دارا شده است.

اهمیت بهره‌مندی از فلز Titanium:

تیتانیم بعنوان فلز استراتژیک صنایع نظامی مثل بدنه و موتور هواپیما، زیردریایی و موشک، تجهیزات حمل و نقل، صنایع آلیاژی، کارخانه‌های ساخت مواد شیمیایی، دستگاه‌های خنک‌کننده نیروگاه‌های اتمی، واحدهای مولد برق نیروگاههای حرارتی و … کاربرد دارد. در آینده هر کشوری که دانش تولید تیتانیوم داشته باشد، یک قدرت جهانی محسوب خواهد شد.

فلز تیتانیوم بعنوان متریال پرینتر سه بعدی

حالا، تیتانیوم یکی از متداولترین فلزات در فناوریهای پیشرفته 3DPrint نیز هست چون کاربردی عالی در صنایع هوافضا – صنعت پزشکی مثل اندامهای ارتوپدیک، مفصل مصنوعی، ابزار جراحی – صنعت خودروسازی مثل اتومبیلهای مسابقه و ماشین‌آلات سنگین – صنایع مهندسی الکترونیک که کارایی بالا مهم میباشد، دارد.

چاپ سه بعدی تیتانیوم و زیر آلیاژهای آن بدلیل استحکام مکانیکی بالا، نسبت استحکام به وزن و مقاومت در برابر خوردگی بر آلیاژهای فولاد ارحج هستند. این ماده، موشکها و هواپیماها را سبکتر می‌کند که باعث صرفه‌جویی در سوخت و افزایش ظرفیت بار میگردد. همچنین وسایل الکترونیکی سبک‌تری مانند تلفن‌های هوشمند نازکتر و عینک‌های واقعیت مجازی بهتر را برای شما به ارمغان می‌آورد. همینطور برای ایمپلنتهای پزشکی و هنگامیکه ویژگی‌های ذاتی تیتانیوم با قدرت فناوری پرینت سه بعدی ترکیب گردند؛ مزیت‌ها چند برابر می‌شوند.

استفاده از چاپگرهای سه بعدی صنعتی تولید کارآمدتر این فلز گرانقیمت را با مصرف کمتر مواد خام و ضایعات کمتر ممکن کرده است. تیتانیوم مهمترین متریال فناوریهای تولید لایه افزایشی additive technology محسوب می‌گردد. پرینتر فلزی معمولاً فقط از مقدار لازم پودر مواد در ساخت قطعه، بعلاوه مقدار کمی سازه‌های موقت پشتیبان هندسه آویزان استفاده می‌کند. پرینت فلزی تیتانیوم طراحیهای پیچیده مانند کانالهای داخلی و قطعات توخالی یا مشبک را با بهترین دقت فراهم تا وزن کاهش یابد؛ آنچنانکه با هیچ روش ساخت دیگری امکانپذیر نباشد. از آنجاییکه قالب یا ابزاری هم وجود ندارد، پرینت تیتانیوم تولید قطعات منحصربفردی مانند ایمپلنت‌های خاص بیماران، پروتوتایپهای پیچیده صنعتی و ابزارهای تحقیقاتی را ممکن ساخته است.

نمونه‌های بی‌شماری از چاپ تیتانیوم در در تولیدات صنعتی، مراقبت‌های بهداشتی، اکتشاف فضا و موارد دیگر وجود دارد. بیایید نگاهی بیندازیم چرا پرینتر تیتانیوم الویت است و امروزه کجاها از آن استفاده می‌گردد.

چاپ سه بعدی فلز تیتانیوم

کاربردهای پرینت سه بعدی تیتانیوم چیست؟

امروزه چه صنایعی با تیتانیوم کار میکنند؟ خب، مجموعه گسترده‌ای از تولیدکنندگان که همه چیز را از دستگاههای پزشکی، وسایل نقلیه با کارایی بالا، ساعتهای لوکس و لوازم الکترونیکی مصرفی میسازند. وجه مشترک همه آنها میل به ارائه محصولی سبک و قوی با طراحی نوآورانه و سفارشی است.

 

ویدئوی پرینت سه بعدی قطعه کالیپر ترمز سوپر اسپرت Bugatti Chiron

ابرخودروی بوگاتی شیرون با 1500 اسب‌بخار قدرت و حداکثر سرعت 465 کیلومتر بر ساعت، سریعترین خودروی جهان لقب گرفته است. قطعه Caliper Brake یک بخش کلیدی در سیستم ترمز است که بمنظور توقف بهتر خودرو استفاده میگردد. همکاری برند بوگاتی با شرکت سازنده پرینترهای فلزی SLM Solutions سبب شده تا کالیپر ترمز بوگاتی شیرون 40٪ سبکتر فقط در 45 ساعت پرینت و قادر به تحمل 125 کیلوگرم در هر میلیمتر مربع فشار قبل از شکستگی گردد. این قطعه با پرینتر سه بعدی SLM500 ساخته کمپانی SLM Solutions تولید میشود.

  • تیتانیوم برای محصولات ابزار دقیق و مهندسی الکترونیک

امروزه پرینترهای سه بعدی صنعتی می‌توانند قطعات تیتانیومی بسیار نازک، پیچیده و دقیق ایجاد کنند، به همین دلیل است که از آن برای پروتوتایپینگ یا محصول نهایی قاب‌ ساعتهای لاکچری استفاده می‌شود، مانند ساعت‌ Panerai و Holthinrichs در تصویر زیر و حتی شایعه شده که بخشی از اپل واچ اولترا نیز بواسطه پرینت تیتانیوم خواهد بود.

ساخت ساعت تیتانیومی
تصویر چپ: در سال 2023، برند Panerai محصول Submersible S Brabus PAM01283 خود را با قاب ساعت تیتانیومی عرضه کرد – تصویر راست: برند Holthinrichs از اولین ساعت تمام تیتانیومی حاصل پرینت سه بعدی رونمایی کرده است.

در سال 2023، برند Honor سازنده گوشی‌های هوشمند، محصول Magic V2 تاشو جدید را معرفی کرد که دارای پوشش شیفت لولای تیتانیومی است که سبک‌تر از نسخه آلومینیومی قبلی و 150 درصد قوی‌تر است؛ شرکت آنر اعلام کرده این قطعه کوچک تیتانیومی را بوسیله پرینتر سه بعدی فلزات در ده‌ها هزار عدد تولید مینمایند (این پارت عامل کلیدی تا شدن و باز شدن بادوام محصول است).

گوشی موبایل تیتانیومی
تصویر پوشش شیفت لولای تیتانیومی در گوشی هوشمند تاشو Honor Magic V2 سال 2023
  • ایمپلنت‌های تیتانیومی و دندانی

در صنعت پزشکی، پرینت ایمپلنت‌ با مواد تیتانیومی به دلیل زیست‌سازگاری ذاتی این فلز و خواص مکانیکی خوب همراه با توانایی پرینت ساختارهای متخلخل که یکپارچگی استخوان را ممکن می‌سازد و سفارشی‌سازی خوب در ستون فقرات، لگن، زانو و اندام‌ها بسیار بین جراحان محبوب شده‌اند.

ایمپلنت تیتانیومی هم در تاییدیه نظارتی و هم تعداد تقاضا در حال افزایش است. از آنجاییکه بیشتر ایمپلنتهای استاندارد پزشکی بمنظور پوشش گروههای بزرگ افراد با شرایط بیماری مشابه ساخته میگردند، تاکنون افرادی که از شرایط نادر رنج میبردند تقریبا از چنین امکانی محروم میشدند؛ اما اکنون، با پرینت سه بعدی تیتانیوم، امکان تولید ایمپلنتهایی که منحصراً برای بیماران خاص طراحی شده، وجود دارد:

مثال اول: در سال 2023، یک جراح در انگلستان چهار عمل جراحی مچ دست را در یک روز انجام داد تا بدشکلی استخوان‌های مچ دست شکسته قبلی را با صفحات تیتانیومی پرینتی مخصوص آن بیمار اصلاح کند. دکتر آکشی مالهوترا (مشاور جراح ارتوپد و سرپرست بالینی جراحی دست و مچ در بیمارستانهای دانشگاهی میدلندز شمالی) می‌گوید: «هنگامیکه فرآیند برنامه‌ریزی انجام شد، صفحه سفارشی با استفاده از پودر تیتانیوم چاپ، آزمایش و سپس به بریتانیا ارسال و در بیمارستان کانتی برای جراحی استریل آماده گشت.

uhnm.nhs.uk/latest-uhnm-news/posts/2023/october/uhnm-hand-surgeon-performs-life-changing-surgery-using-3d-technology-in-the-new-north-midlands-hand-centre

اندام مصنوعی با پرینت تیتانیوم
تصویر چپ: پیچهای مفصلی حاصل پرینت تیتانیوم (CoreLink) ساختار متخلخلی دارند که رشد استخوان را تشویق – تصویر راست: مفاصل انگشت تیتانیومی خاص بیمار از FingerKit Consortium.

مثال دوم: در سال 2023، پزشکان بیمارستان‌ مانیپال هند بمنظور درمان یک بیمار وخیم سرطانی که تومور قفسه سینه‌اش را از بین برده بود، به ساخت قفسه سینه تیتانیومی روی آوردند. بطور کلی، ایمپلنت‌های سنتی با این بزرگی در بدن انسان بسیار سنگین هستند، اما به دلیل وزن کم تیتانیوم پرینتی، یک جایگزین مخصوص بیمار را میتوان در وزن کمتر از 250 گرم تولید کرد. به لطف چاپ موفق این ایمپلنت، بیمار کاملا بهبود یافت و توانست بدون وابستگی به دستگاههای خارجی کمک تنفسی به زندگی عادی خود بازگردد.

prnewswire.com/in/news-releases/technological-advancement-of-3d-printing-malignant-sternal-tumour-patient-undergoes-complex-cancer-surgery-and-entire-sternum-ribs-reconstruction-at-manipal-hospitals-880631813.html

مثال سوم: در یک دنباله از جراحی جایگزینی استخوان تالاس مچ پا با استفاده از نوع تیتانیومی خاص، بیماران پیامدهای مثبتی را نشان دادند. جایگزینی استخوان به این معنی است که بیماران نیازی به تعویض کامل مفصل مچ پا ندارند. استخوان‌های تالوس ویژگی‌های آناتومیکی بسیار خاص بیمار هستند که به یک بخش سه‌بعدی منحصربه‌فرد بر اساس داده‌های سی‌تی اسکن بیمار نیاز دارند.

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37070416

چاپ ایمپلنت تیتانیومی
ایمپلنت تیتانیومی از برند Orthofix Medical مستقر در ایالات متحده که پتنت Construx Mimi Ti Spacer System تاییدیه FDA ایالات متحده را در سال 2021 دریافت کرد (منبع: Orthofix).

مثال چهارم: تأییدیه‌های قابل توجهی از FDA ایالات متحده برای ایمپلنتهای تیتانیومی پرینت شده در سال 2023 وجود دارد که عمدتاً ایمپلنت ستون فقرات را پوشش میدهند:

Restor3d در سال 2023 برای اولین ابزار پرینت تمام فلزی (تیتانیوم) مخصوص بیمار در آرتروپلاستی مچ پا تاییدیه دریافت کرد.

businesswire.com/news/home/20230406005409/en/restor3d-Receives-FDA-Clearance-of-Patient-Specific-Resection-Guides-for-use-with-the-Kinos-Axiom-Total-Ankle-System

SurGenTec در سال 2023 مجوز سیستم همجوشی مفصل ساکروایلیاک تیتانیوم خود بنام TiLink-P را دریافت کرد.

businesswire.com/news/home/20231003148325/en

FloSpine در سال 2023 تاییدیه FDA را برای چاپ ایمپلنت حمایت از ستون فقرات بنام سیستم قفس میانی گردنی Tri-Largo، دریافت کرد.

flospine.com/cervical

Eminent Spine در سال 2023 تأییدیه FDA را برای سیستم فیوژن سه بعدی دهانه رحم از پیکربندیهای تیتانیوم دریافت کرد.

eminentspine.com

ChoiceSpine در سال 2023 تأییدیه FDA را برای سیستم Spacer دهانه رحم با چاپ سه بعدی Blackhawk Ti از تیتانیوم دریافت کرد.

businesswire.com/news/home/20230919400768/en/ChoiceSpine%C2%AE-Announces-Standalone-Indication-for-Blackhawk%C2%AE-Ti-3D-Printed-Cervical-Spacer-System

CoreLink در سال 2023 مجوز FDA را برای سیستم همجوشی مشترک Siber Ti Sacroiliac از ایمپلنت‌های تیتانیوم متخلخل، با سطح نانو و چاپ سه بعدی را دریافت کرده است.

corelinksurgical.com/news/corelink-announces-fda-clearance-of-siber-ti-3d-printed-si-joint-fusion-system

  • تیتانیوم برای وسایل نقلیه

امروزه قطعات تیتانیومی در اغلب دوچرخه‌های مسابقات با کارایی بالا رایج شده‌اند، جاییکه هر اونس وزن بسیار مهم ولی استحکام هم به همان اندازه کلیدی است. تیتانیوم در میل لنگ، دسته‌ها، ساقه‌ها، آویزهای چرخ‌دنده و حتی فریم‌های کامل استفاده میگردد و بدون چالش‌های پایداری الیاف‌کربن میباشد چون بنوعی ترکیب قدرت آلومینیوم و سبک وزنی فیبرکربن است.

مثال اول: اخیراً سازنده چرخه Carbon Wasp توضیح داد که چرا آلومینیوم و فیبرکربن را رها کرده و برای جدیدترین بازوی میل لنگ خود به چاپ تیتانیوم چاپ روی آورده است. ما انواع روش‌های خلاقانه‌ را برای بستن میل لنگ به محور گیربکس بدون فشار گرفتن فیبرکربن آزمایش کردیم، چون همیشه نیاز بود که درج‌های فلزی را در آن قرار دهیم…، اغلب مشکل اتصال پایه‌ها به کربن پیش می‌آمد.» پس از چند نمونه‌سازی اولیه، Carbon Wasp دریافت که میل‌لنگ‌های تیتانیومی مشبک به سبکی کربن هستند اما در ناحیه‌ای که در معرض ضربه‌ها قرار دارد، بسیار قوی‌تر هستند. پس آنها در حال حاضر روی پرینت این قطعات تیتانیومی کار می‌کنند.

carbonwasp.com/blogs/news/3d-printer-titanium-cranks-why-ti

ساخت شاسی تیتانیومی دوچرخه

مثال دوم: در مسابقات حرفه‌ای، نحوه طراحی فریم (شاسی یک تکه) دوچرخه در میلی‌ثانیه‌ها تاثیرگذار است؛ حالا سازنده دوچرخه Angel Cycle Works 3D یک قاب کامل تیتانیومی را در کمترین وزن پرینت مینماید که ثانیه‌های مهمی از زمان مسابقه را بهبود داده و هندسه طراحی نوینی را نیز امکان‌پذیر کرده است. هایپربایک جدید آنها بنامHeaven  حدود 400 گرم سبکتر از نسخه‌های قبلیست.

angelcycleworks.com/titanio/heaven

مثال سوم: یک شاسی کامل (FullFrame) تیتانیومی دیگر از Pilot بنام Pilot Seiren نیز عرضه شده است. این دوچرخه جاده‌ای دارای فریم یکپارچه تیتانیوم (در سه قسمت) میباشد. شرکت می‌گوید چاپ این پارت تیتانیومی آنها را قادر می‌سازد دوچرخه‌ها را مطابق با ترجیحات دوچرخه‌سواران تنظیم کنند و فریم نیز به هیچ رنگ یا پوششی نیاز ندارد.

تیم بلانکرز مدیر تحقیقات Pilot به وب‌سایت دوچرخه‌سواری Road.cc گفت: «فرایند 3DPrint ساخت دیواره‌های نازک‌تر را تسهیل و منجر به فریم سبک‌تر و محکم‌تر بدون نقاط تنش می‌شود. وزن فریم کمی بالاتر از یک کیلوگرم است. Pilot همچنین می‌تواند مواد را در مکان‌هایی که سفتی مورد نیاز است برای بهینه‌سازی انتقال نیرو اضافه نماید.

pilotcycles.com/why-titanium

پرینت قطعات تیتانیوم در دوچرخه‌سازی

مثال چهارم: گزارشهای زیادی از پرینت قطعات تیتانیومی در حوزه بازار دوچرخه‌سواری حرفه‌ای وجود دارد، گنجینه‌ای که  از سال 2023 معرفی شده:

Silca در اوایل سال جاری جدیدترین خط محصولات خود را با پرینت یک سری آویز تیتانیومی رونمایی کرد.

silca.cc/collections/3d-printing

Verve Cycling و Metron Additive Manufacturing، میل‌لنگ تیتانیومی خود را بنام InfoCrank 3D Ti راه اندازی کردند.

infocrank.cc/titanium

Moots تراشه‌های تیتانیوم و لوازم جانبی جدید پرینت سه بعدی را برای دوچرخه جدید Routt CRD راه‌اندازی کرد.

moots.com/bikes/gravel/routt-crd

Canyon همکاری خود را با شرکت تخصصی پرینترهای سه بعدی تیتانیوم ایالات متحده بنام IperionX اعلام نموده که نشان میدهد این برند به زودی قطعات تیتانیومی خاص خود را عرضه خواهد کرد.

 businesswire.com/news/home/20230327005446/en/IperionX-Canyon-Bicycles-Partner-to-Implement-Sustainability-Improvements-in-the-Bicycle-Industry-Supply-Chain?utm_campaign=Boost_Post_Website+Visits_Mar+30,+2023,+17:01:01&utm_source=linkedin&utm_medium=paid&hsa_acc=509046212&hsa_cam=628931366&hsa_grp=201468236&hsa_ad=250535726&hsa_net=linkedin&hsa_ver=3

Cane Creek میل‌لنگ‌های جدید Electric Wings را با چاپگر سه بعدی تیتانیومی روانه بازار کرد که به سبک وزنی میل لنگ کربنی هستند، اما به اندازه آلومینیوم بادوام هستند.

canecreek.com/product/electric-wings/#:~:text=Electric%20Wings%20are%20a%20crankset,3D%2DPrinted%206%2F4%20titanium

چاپگر سه بعدی متریال تیتانیوم
GKN Aerospace برنامه‌ریزی اضافه کردن یک چاپگر سه بعدی متریال پودر تیتانیوم مقیاس بزرگ را به تاسیسات تگزاس تکمیل کرد.
  • تیتانیوم در صنعت هوافضا

در صنعت هوافضا، چندین قطعه تولید شده بر پایه تیتانیوم در حال حاضر مورد استفاده تجاری و نظامی قرار دارند و نمونه‌های‌اولیه متعدد دیگری راه خود را به سوی گواهینامه FAA باز کرده‌اند. پرینت تیتانیوم به دلیل نسبت پایین هزینه خرید به پرواز آن (یک اصطلاح مهندسان هوافضا که به همبستگی بین وزن ماده اولیه و وزن قطعه چاپ شده اشاره دارد)، ارزشمند است.

مریخ نورد ناسا
ناسا فقط به یک قطعه فلزی در این ماه‌نورد نیاز داشت بنابراین چاپ تیتانیوم این بازوی قابل استقرار در کره ماه، منطقی‌تر از ساخت سنتی فلزکاری بود (منبع: آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا)

all3dp.com/4/lockheed-martin-3d-prints-titanium-satellite-fuel-tank-domes

چندین سازنده قراردادی متخصص در بازارهای هوافضا، دفاعی و نظامی، مانند Primus Aerospace، StarHagen Aerospace و Zeda، روی چاپگرهای سه بعدی سرمایه‌گذاری کرده‌اند که قادر به تولید اجزای تیتانیوم برای نمونه سازی و قطعات نهایی هستند.

در سال 2023، GKN Aerospace اعلام کرد که قصد دارد یک فارم پرینت سه بعدی بزرگ را بعنوان بخشی از مرکز فناوری جهانی جدید خود در تگزاس بسازد که ساختار هواپیماهای تیتانیومی را تولید خواهد کرد. این چاپگرهای صنعتی که Cell3 نامیده میشوند، میتوانند قطعات تیتانیومی به طول پنج متر بسازند.

gknaerospace.com/en/newsroom/news-releases/2023/gkn-aerospace-unveils-largest-additive-manufacturing-pre-production-cell

در میان تحقیقات گسترده حوزه پرینت سه بعدی، دانشمندان دانشگاه دیکین استرالیا شیوه موثری برای چاپ سه بعدی دو ماده فوق‌مستحکم کره زمین را کشف کرده‌اند. موادی فوق سبک، بسیار قوی با مقاومت بالا در برابر حرارت؛ کامپوزیتی از ترکیب دو ماده: «نانولوله بِرون (بور) و نیترید تیتانیوم»

پرینت قویترین تیتانیوم جهان توسط دانشگاه دیکین استرالیا

Boron Nitride Nanotube (BNNT)/Titanium

این ماده در صنایع هوانوردی،‌ خودرو،‌ انرژی،‌ نظامی و پزشکی کاربردهای وسیعی دارد. ماده فوق به اختصار BNNT نامیده شده است. دانشگاه دیکین پرینت این ماده را بعنوان پیشرفتی غیرمنتظره در تکنولوژی اعلام کرده و از قصد خود برای تجاری‌سازی آن خبر داده است.

پرینت سه بعدی قویترین تیتانیوم جهان نانولوله کربنی نیترات بور اخبار فناوری

تسلط بی‌همتای ماده BNNT در بازار صنعت

عنصر (Boron Nitride Nanotubes (BNNT، اولین‌بار در سال ۱۹۹۵ کشف گردید. با تحقیقات گسترده مشخص شد که تولید این ماده در حجم بالا مشکل و گرانقیمت خواهد بود. بنابراین مرکز پژوهشی دانشگاه دیکین روشی برای شکل‌دهی و کنترل فرآیند خنک‌سازی تولید این ماده بوسیله پرینتر سه بعدی ابداع نمود. پروفسور دینگ چن، رئیس بخش نانوتکنولوژی دانشگاه دیکین می‌گوید:‌

روش چاپ سه بعدی بدیع و مقیاس‌پذیر تیم ما توانسته مشکلات تجاری‌سازی این ماده مفید را بطور موثری برطرف و تقاضای واقعی برای ماده BNNT در بازار تجارت قطعی شود.

پرینتر سه بعدی نانولوله کربن بور نیتریت تیتانیوم اخبار فناوری

خواص کامپوزیت بور نیترید تیتانیوم (BNNT)

علاوه بر استحکام بسیار بالا و تحمل حرارتی تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد، BNNT در برابر تشعشعات ماوراءبنفش و نویزهای وسایل الکترونیک نیز مقاوم است. در یک آزمایش مشخص شد که بخاطر  خاصیت عایق الکتریکی و امکان برق‌رسانی حتی هنگامی که تحت فشار قرار دارد،‌ BNNT می‌تواند بنحو بالقوه‌ای برای ساخت باتری استفاده گردد.

روکش محافظ نانولوله‌های کربنی که بعنوانbuckypapers  معروف هستند هم در فرآیند تولید BNNT قابلیت ترکیب دارند، پروفسور چن دراینباره توضیح می‌دهد:‌

BN buckypapers در هواپیماها برای پوشش ضدتشعشع یا بدنه‌ای سبک و مقاوم کاربرد وسیعی دارند، در صنعت تحت فیلترکننده مواد زائد از آب مفید هستند و صدها کاربرد دیگر هم دارند.

پرینت ذرات نانولوله‌ها، فاکتوری کلیدی در تولید متریال‌های فوق مقاوم هستند. حالا که چاپ سه بعدی «بورنیترید» امکان‌پذیر گشته، راه روشنی برای اکتشافات جدید گشوده شده است. پژوهشگران دانشگاه دیکین قول ابداعات شگفت‌انگیزی برای آینده این ماده داده‌اند، مخصوصا با انعطافی که فناوری چاپ سه بعدی برایشان مهیا کرده است.

  • تیتانیوم در حوزه مهندسی صنایع

به دلیلی کاملاً متفاوت صنعتگران این حوزه به چاپ titanium روی آورده‌اند. مثلا تولیدکننده نیمه‌هادی ASML اکنون قطعات پیش‌آماده carrier tray preform تیتانیومی (برای تولید wafer صنعت الکترونیک استفاده میشود) را بجای روش قالب‌ریزی فلز با کمک پرینتر میسازد که 64 درصد در مواد خام صرفه‌جویی شده و سریعتر نیز تحویل میگردد.

norsktitanium.com/media/press/norsk-titanium-displaces-legacy-raw-material-suppliers-the-semiconductor-market

نمونه قطعه پرینت تیتانیوم
تصویر یک wheel hub mount تیتانیومی ساخته شده بوسیله پرینتر متریال فلز دانشگاه واشنگتن (منبع: University of Washington)

Norsk Titanium، یک شرکت تولیدکننده پرینترهای فلزی که از تکنولوژی رسوب مستقیم انرژی (DED) استفاده میکند، هم‌اکنون قطعات near-net-shape preform (قطعات با هندسه نیمه آماده برای فرایند ماشینکاری) را در وزن 80 کیلوگرمی (حدود 176 پوند با متریال تیتانیوم Ti64) چاپ مینماید که برای ویفر نیمه‌هادی (semiconductor wafer) کاربرد دارند.

قطعه پریفورم در قالبسازی فلز
نمونه‌ای از مفهوم قطعه Preform (Near net shape)

نورسک با شریک هلندی Hittech Group برای توسعه این قطعات پیش ساخته (پریفرمها) کار کرده و به گفته Norsk، در سیستم لیتوگرافی ASML استفاده میشود؛ ASML مستقر در هلند، یکی از شرکتهای مورد بحث در جهان پس از بحران کمبود تراشه چند سال گذشته بوده است. بطور خاص، ASML تنها سازنده ماشین‌های فتولیتوگرافی با اشعه ماوراء بنفش شدید (EUV) شناخته شده است.

حتی نیروی دریایی ایالات متحده برای صرفه‌جویی در زمان، هزینه و حذف وابستگی به زنجیره تامین خارجی به پرینت تیتانیوم تغییر جهت داده است. برای مدتها، نیروی دریایی بخاطر نداشتن ظرفیت داخلی تولید ریخته‌گری‌های تیتانیوم بزرگ مورد نیاز پمپ‌های گریز از مرکز کارایی بالا در بن‌بست زمان‌های طولانی و زنجیره تامینی که از مواد خام تیتانیوم پرهزینه یا کربن فشرده استفاده می‌کند، گرفتار بوده. اما بزودی، با شرکای داخلی جدید IperionX بمنظور پودرهای تیتانیوم بازیافتی به تفاهم میرسند تا نیروی دریایی این توانایی را بدست آورد که زمان تولید قطعات حیاتی را بمیزان قابل‌توجهی کاهش، دسترسی‌پذیری تجهیزات را افزایش و زنجیره تامین فلز تیتانیوم ایالات متحده را بنحو پایداری بازسازی نماید.

انواع پودرهای تیتانیوم قابل پرینت سه بعدی

پودر تیتانیوم بر اساس ترکیب شیمیایی و درجه (Grade) به بازار عرضه میگردد.

  • Titanium 6Al-4V, grade 5
  • Titanium 6Al-4V, grade 23
  • Titanium Beta 21S
  • Cp-Ti (Pure Titanium), grade 1, 2
  • TA15

پودر تیتانیوم

تیتانیوم خالص معمولاً در کاربردهای مهندسی استفاده نمی‌شود، درحالیکه در بازار زیست پزشکی برای قطعاتی مانند ایمپلنت‌های زانو و لگن رایج است. آلیاژهای مبتنی بر تیتانیوم – مخلوط‌های کنترل‌شده از اجزای فلزی که خواص مکانیکی خاصی را ارائه می‌کنند – در طیف گسترده‌ای از صنایع که نیاز به دستیابی به خواص قطعه بسیار خاص دارند، استفاده می‌شوند. تامین‌کنندگان مواد فلزی مدتها تیتانیوم را بمنظور ریخته‌گری به تولیدکنندگان عرضه میکردند ولی اکنون پودرهای تیتانیوم را نیز ارائه میدهند که انحصارا برای فناوری تولید لایه‌افزایشی صنعتی (Industrial 3DPrint) فرموله شده‌اند.

  • تیتانیوم 6Al-4V، درجه 5 : رایج‌ترین آلیاژ تیتانیوم برای پرینترهای سه بعدی فلزیست و جهت پروتوتایپینگ صنعتی-پزشکی و قطعات کاربردی در زمینه هوافضا و خودرو و نظامی ایده‌آل است. همچنین یک ماده عالی برای ساخت قطعات با هندسه و پیچیده و ابزار تولیدیست.
  • تیتانیوم 6Al-4V، درجه 23 : یک آلیاژ زیست‌سازگار است که معمولاً برای ایمپلنتها و پروتزهای پزشکی استفاده میشود (متریال‌های زیست‌سازگار).
  • تیتانیوم بتا 21 اس : استحکام بالاتری نسبت به آلیاژهای تیتانیوم معمولی مانند Ti-6Al-4V نشان داده و در مقایسه با آلیاژهای تیتانیوم معمولی مانند Ti-15V-3Cr دارای مقاومت اکسیداسیون و وادادگی بالاتریست. تیتانیوم درجه 21 یکی از پایینترین سطوح راندمان جذب هیدروژن را در بین هر آلیاژ تیتانیوم دارد: یک کاندید ایده‌آل بمنظور ایمپلنتهای ارتوپدی و کاربردهای موتورهای پیشران هوافضاست. بتا تیتانیوم بطور گسترده در ارتودنسی استفاده نیز میشود.
  • Cp-Ti (تیتانیوم خالص)، درجه 1، 2 : در زمینه پزشکی در طیف گسترده‌ای از کاربردها به دلیل زیست‌سازگاری تیتانیوم با بدن انسان استفاده میشود.
  • TA15 : یک آلیاژ تیتانیوم تقریبا آلفا با افزودنیهای آلومینیوم و زیرکونیوم است. استحکام ویژه بالای قطعات ساخته شده از TA15 همراه با ظرفیت تحمل بار و مقاومت دما، آنرا قادر میسازد تا برای قطعات سنگین در ساخت هواپیما و موتور استفاده شوند.
  • رشته فیلامنت تیتانیوم : برای روش غیرصنعتی مثل پرینترهای مدل‌سازی ذوب نازل اکستروژنی (Metal FDM)، ماده رشته‎ای با چسب ترموپلاستیکی عرضه شده است؛ مثلا از شرکت Virtual Foundry.

shop.thevirtualfoundry.com/products/titanium-64-5-filamet?_pos=1&_sid=5a07bcb49&_ss=r&variant=29450259529811

 این ماده حاوی پودر فلزیست که در رشته ترموپلاستیک فیلامنت PLA کامپوزیت شده و با استفاده از چاپگرهای سه بعدی FDM با دمای نازل اکسترودر بالاتر از 210 درجه سانتیگراد قابل چاپ است. این رشته پس از پردازش و پخت در کوره مرسوم فلزکاری، میتواند قطعات فلزی نهایی با بیش از 90 درصد فلز تیتانیوم (یا سایر آلیاژها) ایجاد کند (بمنظور پروتوتایپینگ یا استفاده مستقیم نهایی مناسب هستند).

پرینتر سه بعدی تیتانیومی چیست
آزمایشگاه پرینت سه بعدی فلزی دانشگاه واشنگتن. بخش Washington Joint Center بعنوان مرکز تحقیقات و توسعه استفاده از مواد سطح غنی کره زمین بمنظور ساخت قطعات تیتانیومی (منبع: University of Washington).

شرکتهای سازنده پودر تیتانیوم قابل پرینت در بازار جهانی

طیف گسترده‌ای از آلیاژهای تیتانیوم مخصوص چاپگرهای سه بعدی صنعتی بستر پودری (با اندازه ذرات و خلوص متنوع و استاندارد Grade آن) از تولید‌کنندگان زیر ارائه میشود:

Carpenter Technology: TI 6AL-4V ELI

carpentertechnology.com/alloy-finder/Ti-6Al-4V-Eli

Heraeus: Ti6Al4V Gr.5 and Gr.23

heraeus.com/en/group/products_and_solutions_group/additive_manufacturing/metalpowders/titanium/titanium.html

Sandvik: Osprey TI-6AL-4V Gr.5 and Gr.23

metalpowder.sandvik/en/products/metal-powder-alloys/titanium

GKN: CPTi – Gr.1 and Gr.2, Ti64 – Gr. 5 and Gr. 23, Ti6242, Ti5553, Beta 21S

gknpm.com/en/our-businesses/gkn-additive

AP&C (a GE Additive company): CPTi – Gr.1 and Gr.2, Ti-6AI-4V Gr.5 and Gr.23, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr

advancedpowders.com/powders/titanium

AstroAlloys: TruForm Ti-6Al-4V Gr.5 and Gr.23, Ti-48Al-2Nb-2Cr, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo

astroalloys.com/titanium-powders.html

Uniformity Labs: Ti64 Gr.23

uniformitylabs.com/news.html#news14

Tekna: Ti64

tekna.com/applications/additive-manufacturing?hsLang=en

PyroGenesis Additive: CPTi – Gr.1, Ti-6AI-4V Gr.5 and Gr.23

 pyrogenesisadditive.com

IperionX: recycled Ti

iperionx.com

چاپگرهای سه بعدی متریال تیتانیوم چگونه کار می‌کنند؟

تصویر یک چاپگر سه بعدی با پودر تیتانیوم

چندین فناوری پرینت سه بعدی فلزی برای پردازش آلیاژهای مبتنی بر تیتانیوم وجود دارد (عمدتا بر اساس پودر فلزات و در حد کمتری متریال سیم فلز)، اما فرآیندهای همجوشی بستر پودر لیزری (SLM)، همجوشی بستر پودر پرتو الکترونی (EBM) رایج‌ترین روش‌ هستند و البته روش ذوب سیم فلز (DED) نیز بکار میرود (تکنیک DED بحالت پودری نیز مرسوم است ولی عمدتا سیم فلز بکار میرود. مزیت این تکنیک امکان استفاده از پک نازل دوگانه یا Dual Wire است که میتوان یک قطعه را با دو متریال سیم فلز متفاوت پرینت نمود).

بر اساس گزارشی که توسط شرکت مشاوره Ampower ارائه شده، اکثر قطعات تیتانیوم AM با فناوری بستر پودری ساخته شده‌اند. درحالیکه از همجوشی بستر پودری بمنظور تولید اجزای سبک وزن هوانوردی، مسابقات و ایمپلنتهای پزشکی استفاده میشود، در روش بایندرجتینگ فلزی معمولاً ابزارآلات پزشکی سایز کوچک تیتانیومی ساخته میگردد.

 

ویدئوی چاپ سه بعدی ایمپلنت تیتانیومی فک

همجوشی بستر پودر لیزری (LPBF) که ذوب لیزری انتخابی (SLM) نیز نامیده می‌شود، یک فناوری تولیدی است که فلز پودری توسط لیزر پرقدرت ذوب می‌شود. LPBF با افزودن یک لایه ماده به لایه قبلی، قطعه را تولید مینماید. بر اساس خواص آلیاژ مبتنی بر تیتانیوم که قرار است پردازش شود، پارامترهای پردازش LPBF باید برای کنترل تخلخل، ریزساختار و خواص مواد نهایی بهینه و تنظیم شوند.

همجوشی بستر پودر پرتو الکترونی (EB PBF)، که ذوب پرتو الکترونی (EBM) نیز نامیده می‌شود، فرآیند مشابهی است اما از پرتو الکترونی با توان بالاتر بجای لیزر استفاده میگردد. به گفته Ampower، دمای فرآیند بالای پرتو الکترونی منجر به خنک‌تر شدن آهسته‌تر تک لایه‌ها و در نتیجه ریزساختار درشت‌تر در مقایسه با LPBF می‌شود.

سایر روش‌های تولید افزودنی مناسب برای تیتانیوم شامل رسوب مستقیم انرژی (DED)، رسوب سریع پلاسما (RPD)، پاشش سرد فلز (Cold Spray) و بایندرجتینگ است.

پرینت سه بعدی فلزی
نحوه کار Laser powder bed fusion در بلوک پودر تیتانیوم

پرینت سه بعدی فلزی (که با نام‌های همجوشی لیزری مستقیم فلزات (DMLS) و ذوب لیزری انتخابی (SLM) نیز شناخته می‌شود) یک فناوری مبتنی بر لیزر است که از فلزات پودری ازجمله تیتانیوم استفاده می‌کند. یک لیزر پرقدرت بطور انتخابی ذرات روی بستر پودر را بهم متصل و همزمان لایه‌هایی از پودر فلزی جدید را نیز توزیع مینماید. سازه‌های ساپورتینگ (نگهدارنده بخشهای آویزان) نیز خودکار در همان پودر مواد ساخته شده تا بعداً بصورت دستی حذف گردند. پس از پرینت، قطعه تحت عملیات حرارتی و سمباده ماشینکاری قرار میگیرد.

***

ویدئوی نحوه کار پرینتر سه بعدی فلز (DMLS) شرکت EOS با پودر تیتانیوم – پس از اتمام فرآیند چاپ، بافت ساپورتینگ از قطعه حذف و مرحله حرارت‌دهی و ماشینکاری انجام می‌گردد.

در فرآیندهای همجوشی بستر پودری، پرینترهای سه بعدی فلزی از یک بلوک بستر پودر فلز خام شروع بکار میکنند تا بصورت انتخابی اسکن-ذوب شود. تمام اطلاعات هندسی یک مدل CAD به سیستم چاپ داده میشود؛ مواد پودری عمدتاً با ویژگیهایی مانند مورفولوژی ذرات (نامنظم یا کروی) و توزیع اندازه ذرات مشخص میگردند. مورفولوژی کروی ارجح است تا پس از ادامه فرآیند چاپ، امکان جریان‌پذیری خوب پودر فراهم شود. فرآیندی که از آن پودر ایجاد میگردد ویژگیهای نهایی آنرا تعیین مینماید. پودرهای فلزی را میتوان با اتمیزه کردن گاز، اتمیزه کردن چرخشی، فرآیند الکترود دوار پلاسما و اتمیزه کردن آب تولید نمود. نکته اصلی آنست که پودر خوب قطعات فلزی باکیفیت تولید خواهد کرد.

انواع پرینترهای سه بعدی تیتانیومی بازار جهانی

پرینترهای متریال تیتانیومی

eplus3d.com/pdf

بازار فعلی دنیا، تنوع نسبتا خوبی از پرینترهای سه بعدی فلزی را برای پردازش آلیاژهای مختلف از جمله تیتانیوم (بصورت پودر یا سیم فلز) ارائه میدهد. در ایران نیز چند شرکت دانش‌بنیان سازنده چاپگرهای فلزی متریال پودری هستند.

شرکتهای حوزه تکنیک فیوژن بستر پودری (PBF)

  • 3D Systems سه نوع ماده تیتانیوم سازگار با چندین چاپگر سه بعدی PBF خود را ارائه میدهد.

3dsystems.com/materials/laserform-ti-gr-1

  • EOS پنج گزینه مواد تیتانیوم را ارائه که روی چهار پرینتر سه بعدی همجوشی بستر پودر فلزی کار میکنند.

eos.info/en/additive-manufacturing/3d-printing-metal/dmls-metal-materials/titanium-ti64-ticp

  • GE Additive تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم را برای پرینترهای لیزری SLM خود ارائه میدهد.

ge.com/additive/additive-manufacturing/information/metal-additive-manufacturing-materials

  • SLM Solutions سه آلیاژ تیتانیوم را برای طیف پرینترهای سه بعدی ذوب لیزری انتخابی خود فراهم میکند.

slm-solutions.com/products-and-solutions/powders

  • Velo3D یک محلول تیتانیوم برای چاپگرهای PBF خود دارد.

velo3d.com

  • Trumpf چاپگر همجوشی فلزی لیزری Trumpf برای تولید قطعات تیتانیومی طراحی شده است.

trumpf.com/en_INT/products/machines-systems/additive-production-systems/truprint-5000/web-special-500c-preheating/printing-titanium/?q=titanium

  • Renishaw پرینترهای فلزی این برند برای تولید قطعات تیتانیومی در زمینه‌های پزشکی و دندانپزشکی محبوب هستند.

renishaw.com/en/metal-3d-printing–32084

  • AddUp چاپگر سه بعدی لیزری FormUp350 آنها با پودر تیتانیوم سازگار است.

addupsolutions.com/machines/pbf/formup-350

شرکتهای حوزه تکنیک بایندر جتینگ (Binder Jet)

  • Digital Metal یک آلیاژ تیتانیوم را بر روی چاپگر سه بعدی بایندرجتینگ خود ارائه میدهد.

digitalmetal.tech/materials

  • Desktop Metal تیتانیوم را روی پرینترهای مدل Studio، سری X و System تولید خود عرضه میکند.

desktopmetal.com

شرکتهای حوزه تکنیک ذوب پرتو الکترونی (EBM)

  • GE Additive (جنرال الکتریک آمریکا) تیتانیوم و آلیاژهای آنرا برای چاپگرهای سه بعدی EBM خود ارائه میدهد.

ge.com/additive/ebm

شرکتهای حوزه تکنیک همجوشی سرد فلز (Metal COLD FUSION)

  • Spee3D در سال 2022 اعلام کرد که قابلیت پرینت سه بعدی با تیتانیوم را دارد.

spee3d.com/materials

شرکتهای حوزه تکنیک مدلسازی رسوب ذوب شده با اکستروژن از نازل (Metal FDM)

  • Desktop Metal یک فیلامنت اختصاصی پر از آلیاژ تیتانیوم را برای سه چاپگر با استفاده از فناوری اکستروژن Bound Metal Deposition ارائه میدهد.

desktopmetal.com

  • Meld Manufacturing صاحب امتیاز یک فناوری انحصاری حالت جامد است که در قطعات بزرگ تخصص دارد.

meldmanufacturing.com/materials-of-your-choice

خواص و کمیتهای متریال پودر تیتانیوم قابل پرینت سه بعدی

(Properties of 3D Printed Titanium)

Titanium (Ti₆Al₄V)

“در هنگام انتخاب پودر تیتانیوم به کمیت Grade سازنده دقت کنید”.

تیتانیوم (TiAl6V4) یک ماده بسیار قوی، سبک‌وزن و مقاوم در برابر خوردگی است. خواص مواد همجوشی پودر تیتانیوم با لیزر همانند قطعات فلزکاری سنتی خوب میباشد اما تیتانیوم پرینت شده بدون مرحله ماشینکاری (unpolished) برخلاف فلزکاری سنتی فاقد جلای براق بوده و روکش خاکستری مات با سطح کمی زبرتر و کمتر مشخص یا روکش ساتن کمی بازتابنده دارد (بنابراین قطعه تیتانیومی پس از پرینت باید سمباده و حرارت داده شود) .

  • تیتانیوم را برای قطعات یدکی، جواهرات و قطعات ساعت (مانند جعبه و صفحه) استفاده کرد چون یک فلز ضد حساسیت برای پوشش جواهرات میباشد (در صورت حساسیت پوست به فلزات).
  • با پرینت پودر تیتانیوم میتوان اشیایی غیر مستطیلی و ارگانیک ساخت که با هیچ فرآیند دیگری تولید نمیشوند.
  • از آنجاییکه ساختار موقت ساپورتها باید بصورت دستی پس از پرینت حذف شوند، ممکن است آثار ساختارهای پشتیبانی در سطح مدل باقی بماند.
  • هر گونه ساختار «overhanging : آویزان یا کج» (مثلاً سطح زیرین میز) یا زوایای کوچک‌تر از 35 درجه با فرآیند پودر تیتانیوم جذابیت کمتری خواهد داشت.
  • هندسه و بافت فایل ایده‌آل برای چاپ سه بعدی پودر تیتانیوم، شکل مش است زیرا طراحی آن آسان بوده و بهترین نتایج را ارائه میدهد.
  • پودر Titanium قابل پرینت معمولا از 88-90٪ تیتانیوم، 5.5-6.75٪ آلومینیوم و 3.5-4.5٪ وانادیم تشکیل شده است.

جدول فنی مشخصات متریال تیتانیوم


Density >4.36 >4.39 g/cm³ WGE-Prod-067EN
Relative density >99 >99.5 % WGE-Prod-067EN
Tensile strength >900* >980 MPa DIN EN2002-1
Yield strength >830* >900 MPa DIN EN2002-1
Elastic modulus 110 110 GPa DIN EN2002-1
Elongation at break >10* >14 % DIN EN2002-1
Roughness Ra <20 <20 µm ISO 4287 / AITM 1-00070
Roughness Rz <80 <80 µm ISO 4287 / AITM 1-00070
Hardness >310 >340 HV ISO 6597-1:03-2006

*Values for tensile specimens according to DIN EN ISO 6892 status as built

یک نگرانی اساسی در هر دو فرآیند بستر پودری آنست که چگونه ریزساختار مواد در طول چاپ تکامل می‌یابد و چگونه چگالی انرژی – گرمای انتقال‌یافته با شبکه‌های کریستالی مواد تعامل دارند. این برهمکنش در پروفایلهای دمایی وابسته به زمان که پرتو لیزر یا پرتو الکترونی به مواد اولیه منتقل میکند منعکس میشود. پرینترهای فلزی، پودر تیتانیوم را در معرض چرخه‌های پردازش حرارتی چندوجهی و پیچیده قرار میدهند که بر خواص مکانیکی مواد تأثیر میگذارد. ایجاد روندها و روابط بین آنها دشوار است، زیرا هر چاپگری متفاوت است، مواد متفاوت است و طیف وسیعی از محیطها برای تنظیم دقیق وجود دارد. اخیراً تحقیقات زیادی در این زمینه انجام شده و بیشتر آنها به یکپارچگی ساختاری استثنایی قطعات تیتانیوم اشاره میکنند.

در تصویر بالا سری قطعات تیتانیوم در حالت خام پرینت شده‌اند (Green State) و باید پس از ماشینکاری و حذف بافت ساپورتینگ، در دو مرحله مرسوم فلزکاری یعنی دیبایندیگ و زینترینگ حرارت دیده تا سخت گردند. پس از این مراحل قطعه آماده استفاده مستقیم خواهد بود.

قطعه چاپ سه بعدی تیتانیوم
تصویر قطعات تیتانیوم سفارشی از برند Zenith Tecnica : یک سازنده قراردادی که در چاپ تیتانیوم تخصص دارد (منبع: Zenith Tecnica)

در مارس 2021، تولیدکننده پرینترهای سه بعدی فلزی MELD Manufacturing داده‌هایی را منتشر کرد که تأیید می‌کند فرآیند پرینت تیتانیوم مطابق با الزامات استاندارد ASTM و AMS مواد ریخته‌گری فلز است. داده‌ها از طریق برنامه‌ای با مرکز ملی علوم تولید (NCMS)، آزمایشگاه تحقیقات ارتش (ARL) و برنامه ساخت پیشرفته، مواد و فرآیندها (AMMP) با استفاده از مواد Ti-6Al-4V (Ti64) تولید شده است. برای آزمایش بعنوان درجه 5 ASTM شناخته میشود. داده‌ها نشان داد که ماده چاپ شده از حداقل الزامات استحکام تسلیمی، استحکام کششی نهایی و ازدیاد طول که در استانداردهای ASTM در همه محورها، از جمله در جهت Z از طریق لایه‌های چاپی مشخص شده است، فراتر میرود.

تعداد ایمپلنتهای جراحی پرینت شده مبتنی بر تیتانیوم مورد تایید FDA ایالات متحده همچنان در حال افزایش میباشد زیرا تولیدکنندگان حوزه پزشکی بطور فزاینده‌ای از 3DPrinter در قابلیتهای تولید خود استفاده میکنند.

شرکتهای خدمات پرینت سه بعدی تیتانیوم

  • craftcloud3d.com
  • stratasysdirect.com/materials/metals/titanium
  • 3dsystems.com/on-demand-manufacturing/direct-metal-printing
  • eos.info/en/industrial-3d-printing/advantages/customized-products
  • additive.sandvik/en
آموزش پرینت سه بعدی تیتانیومی
تصویر چهار مرحله چاپ پودر تیتانیوم (از چپ به راست) : Zenith Tecnica سازنده قراردادی متخصص در پرینت تیتانیوم، قطعاتی را روی چاپگرهای سه بعدی برند GE Arcam EBM (جنرال الکتریک آمریکا) تولید و سپس مراحل ماشینکاری و حرارت‌دهی نهایی را اعمال مینماید.

اگر امکان خرید چاپگر فلزی برای قطعات تیتانیوم ندارید، طیف گسترده‌ای از شرکتهای حوزه خدمات چاپ سه بعدی فلز وجود دارند که بصورت حضوری یا آنلاین پرینت فلزی انجام میدهند. هنگام مشاوره با این شرکتها حتماً بپرسید که کدام آلیاژ را ارائه میدهند، زیرا ممکن است تیتانیوم خالص نیاز به سفارش اختصاصی داشته باشد. در سامانه بازارچه آنلاین Craftcloud میتوانید فایل دیجیتال خود را آپلود، متریال تیتانیوم را انتخاب و از تامین‌کنندگان قیمت دریافت کنید. چندین تولیدکننده چاپگر از جمله Stratasys ،3DSystems و EOS، بعلاوه تولیدکنندگان موادی مانند Sandvik خدمات چاپ بر اساس تیتانیوم را ارائه می‌دهند.

مثلا برند materialise در سامانه آنلاین خود بابت خدمات چاپ تیتانیومی موارد زیر را قید کرده است:

i.materialise.com/en/3d-printing-materials/titanium

Minimum Wall Thickness : 1 mm

Minimum Details : 0.25 mm

Accuracy : ±0.2% (with a lower limit of ±200µ)

Maximum Size :  220 x 220 x 250 mm

قیمت خدمات متریال تیتانیوم شرکت materialise بر اساس موارد زیر است:

حجم مدل: حجم مدل شما برای محاسبه هزینه مواد (mm³) استفاده میشود.
باکس اطراف مدل: تصور یک جعبه در اطراف مدل شما تعیین می‌کند که طراحی چقدر فضای چاپگر را اشغال خواهد کرد (X * Y * Z = mm³).
سطح مدل: ریزه‌کاری و رزولوشن هندسه بافت خارجی

نوع finishing: نحوه پولیش و ماشنیکاری نهایی پس از پرینت

برای تیتانیوم، materialise حداقل قیمت را برای هر قطعه سفارش داده شده دریافت میکند. بر خلاف هزینه راه‌اندازی (که برای اکثر مواد اعمال میشود)، این هزینه زمانیکه قیمت بالاتر از حداقل باشد از بین می رود. اگر دو یا چند نسخه از یک مدل را سفارش دهید، قیمت بطور خودکار کاهش می یابد زیرا آماده‌سازی چندین نسخه میتواند کارآمدتر انجام شود.

Maximum part dimensions 250 x 250 x 305 mm
250 x 250 x 275 mm (online orders)
 standards:
• DCTG 6 of DIN EN ISO 8062-3 for dimensions between 0.5 and 30 mm
• DCTG 8 of DIN EN ISO 8062-3 for dimensions between 30 and 400 mm
• DIN ISO 2768-1 c (coarse) for dimensions between 0.5 mm and 400 mm
See design guidelines for more information on standard accuracy.

Layer thickness Standard: 0.06 mm, Performance: 0.03 mm
Minimum wall thickness Standard: 1 mm, Performance: 0.5 mm
Minimum detail size 0.4 mm
Interlocking or moving parts No
Internal channels Yes
Surface structure Rough surface

بازار خدمات پزشکی ایمپلنت تیتانیومی و راهنماهای جراحی

  • zenithtecnica.com
  • 4webmedical.com
  • limacorporate.com/en/news-detail/70/3d-printers-at-limacorporate-promade-poc-center-for-complex-orthopedic-solutions-at-hss,-new-york.html

از آنجاییکه چاپ تیتانیوم بسرعت تاییدیه نظارتی را در ایمپلنتهای سفارشی پزشکی بدست می‌آورد، تولیدکنندگان سنتی دستگاههای پزشکی بازار و شرکتهای تخصصی تازه‌تاسیس حوزه چاپ ایمپلنت، از جمله Zenith Tecnica، 4Web Medical، Camber Spine، Amnovis و Nexxt Spine بطور فزاینده ای در حوزه جراحی خدمات و مشاوره ارائه میدهند.

اخیراً، مرکز ProMade PoC متخصص راه‌حلهای پیچیده ارتوپدی، بعنوان اولین مرکز مراقبت از موارد پیچیده که توسط یک شرکت تجهیزات پزشکی در محوطه بیمارستان اداره میشود، خبرساز شد. LimaCorporate، یک شرکت ایتالیایی متخصص در طراحی و پرینت سه بعدی حوزه ارتوپدی، با بیمارستان جراحی ویژه نیویورک (HSS) همکاری کرد تا مراقبت‌های بالینی و تخصص مهندسی بیومکانیک را در یک مکان ادغام نماید.

شرح تصویر شاخص (به اولین تصویر مقاله در بالای این صفحه رجوع کنید)

بترتیب از قطعه بالا در وسط: مفصل کامل لگن از GE Additive، تیغه فن از Sciaky، کلاهک از Arcam Darker، کامپونت مشکب تیتانیوم از 3DSystems، براکت تیتانیوم از EOS، ایمپلنت ستون‌فقرات از Zenith Tecnica – تمامی این قطعات تیتانیومی بوسیله پرینتر سه بعدی تولید شده‌اند.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

واتس اپ phone تماس تلفنی چت آنلاین چت آنلاین
فهرست
پیمایش به بالا