Аддитивное производство металлов - это новая технология, которая бросает вызов традиционным методам производства. Однако необходимо учитывать коррозионное поведение деталей, изготовленных аддитивным способом, если мы хотим, чтобы аддитивные методы нашли широкое применение.
За последние десятилетия был достигнут огромный успех в оптимизации печатающих устройств, в том числе высоконадежных лазеров, недорогого высокопроизводительного компьютерного оборудования и программного обеспечения. В настоящее время металлическая 3D-печать выделяется из-за ее уникальных преимуществ в производстве металлических материалов по сравнению с другими технологиями изготовления. Возьмем для примера сплав на основе Ti.
Поскольку титан сочетает в себе широкое промышленное применение в высокопроизводительных деталях с высокими затратами на механическую обработку, твердое формование и длительное время изготовления при традиционной обработке, титан и титановые сплавы представляют наибольший интерес с точки зрения технологий AM.
Среди титановых сплавов Ti6Al4V является наиболее широко используемым материалом для многих инженерных деталей и биомедицинских имплантатов. Материал обладает высокой устойчивостью к коррозии и отличается высокой пластичностью. Эти функции делают его отличным кандидатом для внедрения в нескольких отраслях.
3D-печать на титане дает множество преимуществ.
В аэрокосмической сфере использование компонентов, напечатанных на основе титана и 3D-печати, часто помогает снизить объем закупок. Термин, заимствованный из авиакосмической промышленности, относится к соотношению между весом первоначально приобретенного материала и весом готового продукта.
Например, в традиционном производстве соотношение закупок и продаж титановых деталей самолетов может составлять от 12: 1 до 25: 1. Это означает, что для производства 1 кг деталей вам потребуется 12-25 кг сырья. В этом случае можно обработать до 90% материала.
3D-печать металлом может снизить долю титана с 3: 1 до 12: 1. Это потому, что металл 3D принтеры, как правило, используют только количество материала, необходимое для изготовления деталей, и существует очень мало отходов, образующихся от опорной конструкции. Для дорогих материалов (например, титана) очень важно снизить стоимость покупки, чем сэкономить.
Аддитивное производство также может 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 первоначальный проект в соответствии с этими требованиями. Благодаря этой оптимизации любой ненужный материал удаляется из конструкции, создавая более легкий, но прочный компонент.
Топологически оптимизированные конструкции часто можно изготавливать только с помощью аддитивных технологий производства. Это преимущество особенно ценится в аэрокосмической отрасли, где легкие титановые детали, напечатанные на 3D-принтере, могут снизить вес и улучшить характеристики самолета.
Несмотря на преимущества 3D-печати титаном, необходимо учитывать несколько проблем.
1. Во-первых, это необходимость разработки стандартов использования титана с аддитивными технологиями. Некоторые компании уже делают шаги в этом направлении.
2. Вторая проблема - высокая стоимость титанового порошка. Например, цена на титановый порошок, оптимизированный для 3D-печати, колеблется от 300 до 600 долларов США.
3D-печать титаном стала ценной технологией в аэрокосмической, медицинской и автомобильной областях. Основная причина заключается в том, что превосходные характеристики титана сочетаются со способностью сокращать отходы при 3D-печати и создавать сложные и легкие конструкции.
В будущем, по мере снижения стоимости титана и открытия новых областей применения, 3D-печать титаном станет хорошей производственной альтернативой для более широкого круга отраслей.
