הציוד והחומרים של מדפסות תלת מימד מתכת הגיעו למיליארד דולר ארה"ב בעולם. למרות שבהשוואה להדפסת תלת מימד פלסטית, ערך הפלט הוא רק כ-10 אחוזים, צפוי שהדפסת תלת מימד מתכת תגיע לקנה מידה של 10 מיליארד עד סוף 2022. אז במה שונה טכנולוגיית ההדפסה התלת מימדית מסגסוגת טיטניום מתחום הדפסת תלת מימד מתכת? מה מצב המחקר שלה? מה לגבי סיכויי היישום בתעופה וחלל ובתחומים אחרים?
סטטוס מחקר של טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מסגסוגת טיטניום
בשנים האחרונות, עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיות ייצור ישיר של סגסוגת טיטניום כגון ייצור לייזר סלקטיבי התכה (SLM) וייצור התכה סלקטיבית של קרני אלקטרונים (EBSM), טכנולוגיית ייצור הדפסת תלת מימד של סגסוגת טיטניום עבור חלקים פונקציונליים מותאמים הפכה לבגרה יותר ויותר. הדפוס, התהליך והציוד של חלקים פונקציונליים מותאמים אישית של חומרים הפכו למוקד מחקר.
SLM המסת לייזר סלקטיבית מתייחסת להקרנת אבקת סגסוגת טיטניום עם קרן לייזר תחת הגנה של ארגון או גז חנקן. אבקת סגסוגת הטיטניום נמסה ומתמצקת במהירות לאחר ספיגת אנרגיית הלייזר, ובכך נמסה ומתחברת, מבנים צפופים וחלקים פונקציונליים מסגסוגת טיטניום ברמת דיוק גבוהה. זוהי שיטת ההדפסה התלת מימדית של סגסוגת טיטניום הנפוצה ביותר למחקר וייצור בבית ומחוצה לה.
יישומים בתעופה וחלל ובתחומים נוספים
מבחינת תחום היישום של טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מסגסוגת טיטניום, הדפסת תלת מימד מסגסוגת טיטניום התפתחה במהירות בתחומי התעופה והרפואה בשנים האחרונות. התרחישים הנפוצים ביותר מרוכזים בעיקר בחלקי תעופה וחלל בעלי דיוק גבוה, רפואת שיניים ועצם אנושית. החומרים הם בעיקר ביו-חומרים בעלי תאימות טובה לרקמות אנושיות, כגון סגסוגת טיטניום ופלדת אל-חלד. לאחרונה, צוות המומחים לניתוחי חזה של בית החולים יוניון מדיקל קולג' השתיל בהצלחה צלע סטרנום מסגסוגת טיטניום מודפסת ב"התאמה אישית", והפצוע לבש "שריון" מסגסוגת טיטניום כדי לעצב מחדש את בית החזה החדש.
הייצור הישיר של חלקי סגסוגת טיטניום מתפתח במהירות בתחום ההדפסה התלת מימדית. השימוש בציוד SLM אבקת מתכת להדפסה וייצור ישיר של חלקי סגסוגת טיטניום פותר את הבעיה היצירתית של אצוות קטנות והתאמה אישית בתעופה וחלל ובתחומים אחרים מכיוון שהוא יכול לעבד שיטות מסורתיות חלקים מסובכים שקשה או אפילו בלתי אפשרי לעבד, כך שיש לו ללא תחרות. יתרונות בהדפסה ישירה של חלקי ייצור.
מכיוון שחלקים בתחומי תעופה וחלל, תעופה, רפואה ואחרים דורשים מאפייני יישום "דיוק גבוה", "איכות גבוה" ו"דיוק אולטרה", דרישות גבוהות יותר מונחות לאיכות אבקת הדפסה תלת מימדית מסגסוגת טיטניום. האיכות של חלקי ייצור תוספים מסגסוגת טיטניום קשורה קשר הדוק לתכונות של אבקת מתכת, כולל גודל חלקיקי אבקה, כדוריות, נזילות, צפיפות בתפזורת וכו'.
בהתבסס על התבוננות של JR על השוק ועל שיטות ייצור תלת מימד של סגסוגת טיטניום ארוכת טווח, אנו משתמשים במיוחד באבקת סגסוגת טיטניום TC4 עדינה במיוחד להדפסה תלת מימדית ויציקה בהתאם לצרכים המיוחדים של המשתמשים לאורך זמן. תחום ייצור חומרים.
התכונות המכניות המקיפות המצוינות של מוצרים מודפסים תלת מימד מסגסוגת טיטניום יכולות לעמוד בדרישות הביצועים של מנועי אוויר, והחוזק הספציפי הגבוה שלהם ומשקלם הקל מספקים תמיכה להפחתת משקל הלהב; למוצר המוגמר יש יציבות תרמית גבוהה ועמידות חמצון, מה שיכול להאריך את חיי הלהב ואת מרווח הבדיקה; יחד עם זאת, פנים החלק מאמץ מבנה חלול, בעל חלל עיצובי גדול ויכול לממש צורות מגוונות יותר כדי לענות על הצרכים של תרחישים שונים.
הדפסת תלת מימד מסגסוגת טיטניום היא שיטה ליצירת מוצר בשימוש נרחב בתחומי התעופה והרפואה. לאחר יצירת המוצר על ידי ציוד לייצור תוספים בהתכה בלייזר סלקטיבי (SLM), מבנה המיקרו של החלקים המתקבל הוא אחיד וצפוף ובעל מאפיינים של התמצקות מהירה. חוזק המתיחה, חוזק התפוקה וההתארכות של החלקים המודפסים גבוהים בכ-6-7 אחוזים, 6-10 אחוזים ו-55-60 אחוזים גבוהים מאלה של החלקים המחושלים, בהתאמה. לחלקים המודפסים דיוק ממדי פנימי גבוה, חוזק סגולי גבוה ותכונות מכניות מתונות בטמפרטורה גבוהה, כך שלחלקים יש יכולת נשיאת עומס טובה ויכולת מתח, העומדת בדרישות של יישומים קריטיים לבטיחות כגון תעופה וחלל.
לכן, סיכויי היישום של טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית מסגסוגת טיטניום בתעופה וחלל ובתחומים אחרים תהיה בהירה ביותר!