Application field and development trend of titanium alloy 3D printing technology

Τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης

Η τρισδιάστατη εκτύπωση (3είναι ένα είδος ταχείας τεχνολογίας πρωτοτύπου, γνωστή επίσης ως πρόσθετη κατασκευή [1]. Είναι μια τεχνολογία για την κατασκευή αντικειμένων με εκτύπωση στρώματος-προς-στρώματος βασισμένη σε ψηφιακά πρότυπα αρχεία και χρησιμοποιώντας συγκολλητικά υλικά όπως σκόνη μέταλλο ή πλαστικό. Η τρισδιάστατη εκτύπωση γίνεται συνήθως χρησιμοποιώντας ψηφιακούς εκτυπωτές υλικού. Χρησιμοποιείται συχνά στην κατασκευή φορμών, το βιομηχανικό σχέδιο και άλλους τομείς για να κάνει τα μοντέλα, και στη συνέχεια χρησιμοποιείται σταδιακά στην άμεση κατασκευή ορισμένων προϊόντων. Υπάρχουν ήδη μέρη τυπωμένα με αυτή την τεχνολογία. Η τεχνολογία χρησιμοποιείται σε κοσμήματα, υποδήματα, βιομηχανικό σχεδιασμό, αρχιτεκτονική, μηχανική και κατασκευές (ΑΕΚ), αυτοκινητοβιομηχανία, αεροδιαστημική, οδοντιατρική και ιατρική βιομηχανία, εκπαίδευση, γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών, πολιτική μηχανική, πυροβόλα όπλα, και άλλους τομείς.

Η τρισδιάστατη εκτύπωση, η οποία προέκυψε στα μέσα των ενενήντα, είναι στην πραγματικότητα η τελευταία συσκευή ταχείας τυποποίησης χρησιμοποιώντας τεχνολογίες όπως η ελαφριά σκλήρυνση και η στρώση χαρτιού.Λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο όπως η συνηθισμένη εκτύπωση. Ο εκτυπωτής είναι εξοπλισμένος με "υλικά εκτύπωσης", όπως υγρό ή σκόνη, τα οποία συνδέονται με έναν υπολογιστή και στη συνέχεια στοιβάζονται στρώμα σε στρώμα από τον έλεγχο υπολογιστή, μετατρέποντας τελικά τα σχέδια στον υπολογιστή σε πραγματικά αντικείμενα. Αυτή η τεχνολογία εκτύπωσης ονομάζεται τρισδιάστατη στερεοσκοπική εκτύπωση.

Πλεονεκτήματα Κράμα τιτανίουυλικά σε υλικά τρισδιάστατης εκτύπωσης

01
Υψηλή ειδική αντοχή
Τα κράματα τιτανίου είναι μόνο 60% τόσο πυκνά όσο ο χάλυβας, το καθαρό τιτάνιο είναι κοντά στη δύναμη του συνηθισμένου χάλυβα, και μερικά υψηλής αντοχήςΚράμα τιτανίουυπερβαίνουν τη δύναμη πολλών κραμάτων δομικών χάλυβων. Ως εκ τούτου, η συγκεκριμένη δύναμη (δύναμη/πυκνότητα) του κράματος τιτανίου είναι πολύ μεγαλύτερη από εκείνη άλλων δομικών υλικών μετάλλων, τα οποία μπορούν να παράγουν μέρη με υψηλή αντοχή μονάδας, καλή ακαμψία και ελαφρύ βάρος. Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται σε εξαρτήματα κινητήρων αεροσκαφών, πλαίσια, δέρματα, συνδετήρες και εργαλεία προσγείωσης.

02
Υψηλή ένταση θερμότητας
Η χρήση της θερμοκρασίας κραμάτων τιτανίου είναι αρκετές εκατοντάδες βαθμούς υψηλότερη από το κράμα αργιλίου, μπορεί να είναι στη μακροπρόθεσμη εργασία θερμοκρασίας 450℃ Η θερμοκρασία λειτουργίας του κράματος αργιλίου είναι κάτω από 200℃.

03
Καλή αντοχή στη διάβρωση
Το κράμα τιτανίου λειτουργεί στην υγρή ατμόσφαιρα και το μέσο θαλασσινού νερού, η αντίστασή του στη διάβρωση είναι πολύ καλύτερη από το ανοξείδωτο, διάβρωση τρυπώματος, όξινη διάβρωση, αντίσταση διάβρωσης πίεσης είναι ιδιαίτερα ισχυρή.

04
Καλή απόδοση χαμηλής θερμοκρασίας
Το κράμα τιτανίου μπορεί ακόμα να διατηρήσει τις μηχανικές του ιδιότητες σε χαμηλή θερμοκρασία. Για παράδειγμα, μπορεί να διατηρήσει μια ορισμένη πλαστικότητα σε -253℃. Ως εκ τούτου, το κράμα τιτανίου είναι επίσης ένα σημαντικό δομικό υλικό χαμηλής θερμοκρασίας.

Εφαρμογή των υλικών κραμάτων τιτανίου στην τρισδιάστατη εκτύπωση


Ιατρικός τομέας

Το τιτάνιο, γνωστό ως "βιοφιλικό" μέταλλο, έχει τα πλεονεκτήματα της μη τοξικής και ακίνδυνης, υψηλής θερμοκρασίας αντίστασης, υψηλής αντοχής, χαμηλής πυκνότητας, καλής βιοσυμβατότητας, και ο ελαστικός συντελεστής του είναι κοντά σε αυτόν του ανθρώπινου σκληρού ιστού, καταλαμβάνοντας "το μισό της σφαίρας των ιατρικών μετάλλων". Επί του παρόντος, η εφαρμογή της τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης κραμάτων τιτανίου είναι κυρίως ορθοπεδική και οδοντιατρική.

Πιάτο χεριών και πεδίο φορμών

Η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει επίσης μοναδικά πλεονεκτήματα στον τομέα της πλάκας χεριών και της φόρμας. Έναντι των παραδοσιακών μεθόδων παραγωγής, η τρισδιάστατη εκτύπωση ελέγχεται από τους υπολογιστές και μπορεί να ελέγξει το μέγεθος αυστηρά σύμφωνα με το τρισδιάστατο σχέδιο λογισμικού. Για τα σύνθετα μέρη, δεν υπάρχει όριο διαδρομής παραγωγής, μπορεί να μειώσει σημαντικά το χρόνο προετοιμασίας μοντέλου και φορμών, να βελτιώσει την ακρίβεια και την ποιότητα του μοντέλου, να εξοικονομήσει πολύ χρόνο και χρήματα.

Τάση ανάπτυξης της τρισδιάστατης τεχνολογίας εκτύπωσης κραμάτων τιτανίου

Η τρισδιάστατη τεχνολογία εκτύπωσης κραμάτων τιτανίου, ως τεχνολογία κατασκευής αιχμής, ενσωματώνει το σχέδιο και την κατασκευή, έχει προσελκύσει ευρεία προσοχή τα τελευταία χρόνια, και έχει δείξει ευρείες προοπτικές εφαρμογής στο αεροδιάστημα, το εθνικό αμυντικό στρατό, τη βιοϊατρική, την αυτοκινητική σιδηρόδρομο υψηλής ταχύτητας και άλλους προηγμένους τομείς. Ωστόσο, σε σύγκριση με την παραδοσιακή τεχνολογία κατασκευής, η ιστορία ανάπτυξης είναι μόνο περίπου 30 χρόνια. Σε σύγκριση με τις προηγμένες χώρες του κόσμου, υπάρχει ακόμα ένα μεγάλο χάσμα, όπως: τα μέρη κραμάτων τιτανίου που διαμορφώνουν την αποδοτικότητα είναι χαμηλή, η ακρίβεια δεν έχει φτάσει σε υψηλό επίπεδο ακρίβειας, το κόστος προετοιμασίας εξοπλισμού και υλικού είναι υψηλό, και εξακολουθεί να μην έχει πραγματοποιήσει τις μεγάλης κλίμακας βιομηχανικές και εμπορικές εφαρμογές, ειδικά το πρόβλημα της καταστολής ελαττωμάτων μερών. Επί του παρόντος, τα ελαττώματα που υπάρχουν στη διαδικασία διαμόρφωσης των μερών στη χώρα μας. Η έρευνα για τη σφαιρικοποίηση, τις ρωγμές, τους πόρους, την παραμόρφωση στηλών και ούτω καθεξής είναι ακόμα στο προκαταρκτικό στάδιο, και υπάρχουν ακόμα πολλές επείγουσες ερευνητικές εργασίες Η μελλοντική τάση ανάπτυξης της τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης κραμάτων τιτανίου είναι η ακόλουθη:

(1) Όσον αφορά τα υλικά, την έρευνα και την ανάπτυξη νέων σφαιρικώνΣκόνη κραμάτων τιτανίουΟ εξοπλισμός παραγωγής και η διαδικασία προετοιμασίας, βελτιώνουν την ποιότητα της σκόνης κραμάτων τιτανίου (μέγεθος σωματιδίων, σφαιρικότητα, ρευστότητα, συμπερίληψη αερίου, κ.λπ.), έτσι ώστε να βελτιωθεί η δομή και οι μηχανικές ιδιότητες των μερών. Επιπλέον, το κόστος μειώνεται με την αύξηση της απόδοσης της σκόνης και την ανακύκλωση της σκόνης.

(2) Όσον αφορά τον εξοπλισμό, αφενός, θα πρέπει να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα και η ακρίβεια διαμόρφωσης του εξοπλισμού και να μειωθεί το κόστος· Επιπλέον, πρέπει επίσης να αναπτύξουμε βιομηχανικό εξοπλισμό εκτύπωσης μεγάλης κλίμακας για να πραγματοποιήσουμε σταδιακά τη μεγάλης κλίμακας παραγωγή και εφαρμογή.

(3) Από την άποψη της δοκιμής, με την ανάπτυξη των μερών τρισδιάστατης εκτύπωσης προς την κατεύθυνση του μεγάλου μεγέθους, της πολυπλοκότητας και της ακρίβειας, πολλές παραδοσιακές μη καταστρεπτικές μέθοδοι δοκιμής έχουν τυφλά σημεία, έτσι είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν νέες μη καταστρεπτικές τεχνολογίες δοκιμής. Η τεχνολογία ανίχνευσης μέσω της παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο της οργάνωσης και του ελαττώματος είναι μια από τις βασικές κατευθύνσεις έρευνας στο μέλλον. Επιπλέον, η καθιέρωση και βελτίωση των μη καταστρεπτικών προτύπων δοκιμής είναι η βάση για την ευρεία εφαρμογή της τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης.

(4) Από την άποψη της τεχνολογίας, βελτιστοποιήστε περαιτέρω την τρισδιάστατη τεχνολογία εκτύπωσης, περιορίστε τα ελαττώματα στη διαδικασία διαμόρφωσης, και βελτιώστε τις μηχανικές ιδιότητες των διαμορφωμένων μερών. Κατά τη διαδικασία διαμόρφωσης, ορισμένα βασικά προβλήματα, όπως ο νόμος εξέλιξης της εσωτερικής πίεσης, η συμπεριφορά της παραμόρφωσης και της ρωγμής και ο μηχανισμός των ελαττωμάτων, εξακολουθούν να είναι τα προβλήματα που πρέπει να μελετηθούν με έμφαση στο μέλλον.