Титановый сплав

Благодаря преимуществам, связанным с уменьшением потерь материала и возможностью создания легких конструкций, титановая 3D-печать находит свою нишу во многих отраслях промышленности.
Титан обладает превосходными свойствами материала, но его высокая стоимость исторически ограничивала его использование в высокотребовательных применениях в аэрокосмической отрасли. Теперь, когда металлическая 3D-печать становится все более признанным жизнеспособным методом производства, технология делает титан более доступным для таких отраслей, как медицина, автомобилестроение и автоспорт.
 Уникальные свойства титана

Авиационно-космический сектор: Устойчивость к коррозии, высокое соотношение прочности и веса, высокая термостойкость. Использование: кронштейны и рамы крыла, маленькие детали, такие как лопатки компрессора, роторы и другие компоненты турбинного оборудования.

Медицинский сектор: Превосходная прочность, биосовместимость (нетоксичнен, неаллергенен). Ортопедические устройства, такие как имплантаты позвоночника, бедра и колена.

Автомобили и автоспорт: Коррозионная стойкость, высокое соотношение прочности и веса, высокая термостойкость. Применение: тормозные суппорты, кронштейны, колесные диски, стойки.

 

Подумайте о прочности, легкости и коррозии, и вы поймете, что делает титан таким популярным материалом. Титан известен своими превосходными свойствами материала - такими же прочными, как сталь, но его плотность составляет всего 60% от стали.
Высокое соотношение прочности и плотности титана, хорошая коррозионная стойкость и химическая стойкость делают его особенно желательным для высокопроизводительных отраслей, таких как аэрокосмическая и оборонная промышленность.
 
Титановые сплавы используются в областях, где требуются легкие детали, способные сохранять свои механические свойства при высоких температурах.
 
Титан также известен своей биосовместимостью, что делает его идеальным выбором для медицинских применений, таких как имплантаты.
 
Однако, хотя титан обладает рядом преимуществ, он остается относительно дорогим материалом. Это связано с тем, что металл добывают в относительно небольших количествах, а обработка необработанного титана остается сложной задачей, что делает материал значительно более дорогим, чем альтернативные металлы, такие как сталь.

Что делает титан пригодным для 3D-печати?
Титан может быть сложным металлом для работы, особенно когда речь идет о механической обработке. С одной стороны, титан обладает низкой теплопроводностью. Это означает, что при обработке, например, на станке с ЧПУ, выделяемое тепло сохраняется в инструменте с ЧПУ, что может привести к быстрому износу инструмента.
 
Кроме того, поскольку механическая обработка включает в себя резку и удаление материала, этот процесс может привести к образованию большого количества отходов материала. В результате многие компании ищут лучшие альтернативы для производства титановых деталей.
 
Металлическая SLM 3D-печать оказывается жизнеспособной альтернативой.
 
При 3D-печати на металле наиболее часто используемым сортом титана является сплав Ti6Al4V (Ti64). В дополнение к Ti64 также возможна 3D-печать с использованием чистого титана.
 

Из Преимуществ:
Для аэрокосмических применений использование деталей из титана и 3D-печати часто помогает снизить соотношение между весом количества материала, купленного первоначально, и весом готовой детали.
 
Например, при обычном изготовлении титановые авиационные компоненты могут иметь соотношение «покупка-к-лету» от 12: 1 до 25: 1. Это означает, что для производства 1 кг деталей требуется 12-25 кг сырья. В этом случае до 90% материала идет в отход.
 
Металлическая 3D-печать может снизить это соотношение для титановых компонентов до 3: 1 и 12: 1. Это связано с тем, что в металлических 3D-принтерах обычно используется только необходимое количество материала, необходимого для создания детали, что приводит к небольшому расходу вспомогательных конструкций(поддержек). Для такого дорогостоящего материала, как титан, экономия средств благодаря такому уменьшенному соотношению покупок и продаж может быть весьма значительной.
 
Аддитивное производство может также улучшить легкие свойства титана благодаря оптимизации топологии. Используя программное обеспечение для оптимизации топологии, инженеры устанавливают определенные требования, такие как ограничения по нагрузке и жесткости, а затем позволяют программному инструменту оптимизировать исходный проект для удовлетворения этих требований. Благодаря этой оптимизации любой лишний материал удаляется из 3д модели, создавая более легкий, но прочный элемент.
 
Топологически оптимизированные конструкции часто могут быть изготовлены только с помощью аддитивных технологий. Это преимущество особенно ценится в аэрокосмической промышленности, где легкие титановые детали с 3D-печатью могут привести к снижению веса и повышению летно-технических характеристик самолета.