Anwendungsbereich und Entwicklungstrend der 3D-Drucktechnologie aus Titanlegierungen
3D-Druck (3DP) ist eine Art Rapid-Prototyping-Technologie, auch bekannt als additive Fertigung [1]. Es basiert auf digitalen Modelldateien und verwendet Klebematerialien wie Metallpulver oder Kunststoff, um Schicht für Schicht zu drucken. Eine Technik zum Konstruieren von Objekten auf eine Art und Weise. Der 3D-Druck wird normalerweise mit Materialdruckern mit digitaler Technologie durchgeführt.
Mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technologie wurde die 3D-Drucktechnologie in verschiedenen Bereichen weit verbreitet eingesetzt. Als wichtige Metalldrucktechnologie bietet die 3D-Drucktechnologie aus Titanlegierungen breite Anwendungsaussichten. In diesem Artikel werden die Anwendung und zukünftige Entwicklungstrends der 3D-Drucktechnologie aus Titanlegierungen in der Luft- und Raumfahrt, im Gesundheitswesen, im Automobilbau, in der Architekturplanung, in der Produktion von Konsumgütern, in der wissenschaftlichen Forschung und beim Prototyping sowie in der personalisierten Individualisierung erörtert.
Die 3D-Drucktechnologie erschien Mitte der {1}}er Jahre und ist eigentlich das neueste Rapid-Prototyping-Gerät, das Technologien wie Lichthärtung und Papierlaminierung nutzt. Das Funktionsprinzip ist im Wesentlichen das gleiche wie beim normalen Drucken. Der Drucker ist mit „Druckmaterialien“ wie Flüssigkeit oder Pulver gefüllt. Nach der Verbindung mit dem Computer werden die „Druckmaterialien“ durch Computersteuerung Schicht für Schicht übereinander gelegt und schließlich wird der Bauplan auf dem Computer in ein physisches Objekt umgewandelt. Diese Drucktechnologie wird als dreidimensionale 3D-Drucktechnologie bezeichnet.
medizinischen Bereich
Die 3D-Drucktechnologie aus Titanlegierungen wird auch häufig im Gesundheitswesen eingesetzt. Mithilfe der 3D-Drucktechnologie aus Titanlegierungen können maßgeschneiderte medizinische Implantate wie Knochen, Herzklappen und Wirbelsäulen hergestellt werden. Diese Implantate können sich besser an die körperlichen Bedürfnisse des Patienten anpassen und die Wirksamkeit der Behandlung verbessern. Mit der Verbesserung der Biokompatibilität und Bioaktivität wird die 3D-Drucktechnologie aus Titanlegierungen in Zukunft eine wichtigere Rolle im Bereich der medizinischen Versorgung spielen.
Titan wird als „biophiles“ Metall bezeichnet. Es hat die Vorteile ungiftig und harmlos, hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit, geringe Dichte, gute Biokompatibilität usw. und sein Elastizitätsmodul kommt dem von menschlichem Hartgewebe nahe. Der Bereich der medizinischen Metalle nimmt „die Hälfte des Landes“ ein. Heutzutage wird die 3D-Drucktechnologie aus Titanlegierungen hauptsächlich in der Orthopädie und Zahnmedizin eingesetzt.
Luft- und Raumfahrtbereich
Die 3D-Drucktechnologie aus Titanlegierungen findet in der Luft- und Raumfahrt breite Anwendung. Durch die 3D-Drucktechnologie können Luft- und Raumfahrtkomponenten hergestellt werden, die leichter, widerstandsfähiger gegen hohe Temperaturen und korrosionsbeständiger sind. Beispielsweise kann die Herstellung von Flugzeugstrukturteilen, Rumpf, Flügeln usw. die Leistung des Flugzeugs verbessern und die Kosten senken. Mit der Weiterentwicklung der Technologie wird die 3D-Drucktechnologie aus Titanlegierungen in Zukunft eine immer wichtigere Rolle im Luft- und Raumfahrtbereich spielen.
Prototypen- und Formenbereich
Auch im Bereich Prototypen und Formen bietet der 3D-Druck einzigartige Vorteile. Im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsmethoden wird der 3D-Druck von einem Computer gesteuert und kann die Größe streng anhand der dreidimensionalen Softwarezeichnung steuern. Für komplexe Teile gibt es keine Beschränkungen des Produktionspfads, was die Modell- und Formvorbereitungszeit erheblich verkürzen, die Modellgenauigkeit und -qualität verbessern und viel Zeit und Geld sparen kann.
Entwicklungstrend der 3D-Drucktechnologie aus Titanlegierungen
Als hochmoderne Fertigungstechnologie integriert die 3D-Drucktechnologie aus Titanlegierungen Design und Fertigung. In den letzten Jahren hat es breite Aufmerksamkeit in allen Lebensbereichen auf sich gezogen und ein breites Anwendungsspektrum in High-Tech-Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Landesverteidigung und Militär, Biomedizin und Hochgeschwindigkeitszügen für Kraftfahrzeuge gezeigt. Die Aussichten sind jedoch im Vergleich zur traditionellen Fertigungstechnologie erst spät gestartet, die Entwicklungsgeschichte beträgt nur etwa 30 Jahre, es besteht immer noch eine große Lücke im Vergleich zu den fortgeschrittenen Ländern der Welt, zum Beispiel: Die Umformeffizienz von Titanlegierungsteilen ist gering, und die Präzision hat noch nicht die hohe Präzision erreicht. Die Vorbereitungskosten für Nivellierung, Ausrüstung und Materialien sind hoch, und Probleme wie groß angelegte industrielle und kommerzielle Anwendungen wurden noch nicht realisiert, insbesondere die Unterdrückung von Fehlern in geformten Teilen. Derzeit befindet sich die Forschung zu Defekten im Umformprozess von Teilen, wie z. B. Sphäroidisierung, Rissen, Poren und Verformungen, in unserem Land noch im Anfangsstadium, und es gibt noch viel Forschungsarbeit, die durchgeführt werden muss dringend.
(1) Entwickeln Sie in Bezug auf Materialien neue Produktionsanlagen und Vorbereitungsverfahren für sphärisches Titanlegierungspulver, um die Qualität des Titanlegierungspulvers (Partikelgröße, Sphärizität, Fließfähigkeit, Einschlussgas usw.) zu verbessern und dadurch die Struktur und Mechanik zu verbessern die Teileleistung. Darüber hinaus werden die Kosten gesenkt, indem die Pulverausbeute erhöht und Pulver recycelt und wiederverwendet wird.
(2) In Bezug auf die Ausrüstung sollten einerseits die Umformeffizienz, die Umformgenauigkeit und die Kosten der Ausrüstung verbessert werden; Andererseits sollten große Druckgeräte in Industriequalität entwickelt werden, um schrittweise eine Produktion und Anwendung in großem Maßstab zu realisieren.
(3) Im Hinblick auf die Inspektion weisen viele herkömmliche zerstörungsfreie Inspektionsmethoden mit der Entwicklung 3D-gedruckter Teile in Richtung großer, komplexer und präziser Teile blinde Flecken auf, und es müssen neue zerstörungsfreie Inspektionstechnologien entwickelt werden. durch Online-Inspektion zur Echtzeitüberwachung von Geweben und Defekten. Technologie ist eine der wichtigsten Forschungsrichtungen der Zukunft; Darüber hinaus ist die Etablierung und Verbesserung zerstörungsfreier Prüfstandards die Grundlage für den breiten Einsatz der 3D-Drucktechnologie.
(4) Prozesstechnisch den Prozess der 3D-Drucktechnologie weiter optimieren, Fehler im Umformprozess unterdrücken und die mechanischen Eigenschaften geformter Teile verbessern. Schlüsselthemen wie die Entwicklung innerer Spannungen in Teilen während des Umformprozesses, das Verformungs- und Rissverhalten sowie die Mechanismen der Defekterzeugung sind weiterhin Themen, die in Zukunft untersucht werden müssen.
