Druk 3D z tytanu: Przemysłowa technologia wytwarzania w praktyce
Stop tytanu należy do kluczowych materiałów konstrukcyjnych stosowanych w zaawansowanym inżynieryjnie przemyśle. Cechuje go wysoki stosunek wytrzymałości mechanicznej do gęstości, wysoka odporność na korozję oraz pełna biokompatybilność. Tradycyjna obróbka skrawaniem bloków tytanowych wiąże się ze znacznym współczynnikiem marnotrawstwa materiału oraz szybkim zużyciem narzędzi skrawających. Wytwarzanie addytywne pozwala na optymalizację zużycia surowca.
Charakterystyka i zastosowanie stopu Ti-6Al-4V
W technologiach przyrostowych rzadko stosuje się czysty tytan komercyjny (Grade 1–4). Standardem materiałowym jest dwufazowy stop – Ti-6Al-4V (Grade 5 lub Grade 23).
Dodatek 6% aluminium oraz 4% wanadu stabilizuje fazy krystaliczne, zapewniając optymalny kompromis pomiędzy granicą plastyczności, wytrzymałością na rozciąganie a udarnością. Stop Ti-6Al-4V znajduje zastosowanie w obszarach krytycznych:
Motosport i przemysł maszynowy: Wykonywanie obciążonych dynamicznie elementów układów korbowo-tłokowych oraz zawieszenia.
Inżynieria medyczna: Produkcja implantów ortopedycznych i stomatologicznych. Porowata struktura powierzchni sprzyja procesowi osteointegracji.
Lotnictwo i kosmonautyka: Wytwarzanie elementów nośnych i wsporników. Redukcja masy własnej komponentów przekłada się bezpośrednio na spadek zużycia paliwa.
Przebieg procesu w technologii LPBF
Podstawową metodą wytwarzania gęstych elementów metalowych jest lpbf (Laser Powder Bed Fusion). Proces polega na selektywnym stapianiu mikrocząsteczek metalu za pomocą wiązki lasera o wysokiej mocy.
Cykl produkcyjny przebiega w hermetycznej komorze roboczej w atmosferze gazu obojętnego (najczęściej argonu o wysokiej czystości). Osłona argonowa jest niezbędna, ponieważ rozgrzany tytan wykazuje wysoką powinowactwo chemiczne do tlenu, azotu i wodoru. Zapobiega to kruchości wodorowej i tlenowej struktury. Praca metodą lpbf zapewnia gęstość materiałową sięgającą blisko 100%, co sprawia, że wydruki przewyższają trwałością tradycyjne odlewy.
Druk proszkowy – właściwości surowca i zalety procesu
Jakość końcowego komponentu zależy bezpośrednio od parametrów wejściowych. Technologia wykorzystuje druk proszkowy, w którym stosuje się proszki o sferycznym kształcie ziaren.
Zastosowanie sproszkowanego surowca zapewnia określone korzyści technologiczne:
- Personalizacja produkcji: Technologia pozwala na opłacalną produkcję jednostkową (np. implantów dopasowanych do geometrii anatomicznej konkretnego pacjenta na podstawie danych z tomografii komputerowej).
- Efektywność materiałowa: Niestopiony druk proszkowy znajdujący się na platformie roboczej jest odzyskiwany, przesiewany i ponownie wprowadzany do procesu produkcyjnego.
- Swoboda projektowa: Druk proszkowy umożliwia wykonanie skomplikowanych kanałów chłodzenia oraz optymalizację topologiczną struktur.
Podsumowanie
Wytwarzanie przyrostowe z metali osiągnęło poziom dojrzałości przemysłowej. Połączenie właściwości mechanicznych stopu Ti-6Al-4V z precyzją wymiarową metody lpbf sprawia, że druk proszkowy stanowi dziś standardową metodę produkcji odpowiedzialnych elementów konstrukcyjnych.
Poradnik modelowania pod druk 3D w metalu
Wydrukuj swoje marzenia
Jako zespół ekspertów w dziedzinie projektowania, druku 3D i obróbki CNC, oferujemy indywidualne podejście do potrzeb naszych Klientów.
Druk 3D to nasza pasja, a dzięki możliwościom jednego z najnowocześniejszych parków maszynowych w tej części Europy, jesteśmy w stanie stworzyć dla Ciebie prawdziwie wyjątkowe przedmioty.
Nie potrzebujesz znajomości specjalistycznego oprogramowania. Wystarczą nam odręczne szkice i inspiracje. Nasi specjaliści przygotują odpowiednie projekty i pliki zgodne z Twoimi wytycznymi.
Doradzimy usprawnienia. Dobierzemy technologię. Przygotujemy prototypy. Dopieścimy każdy szczegół.
