Các thiết bị và vật liệu của máy in 3D kim loại đã đạt 1 tỷ đô la Mỹ trên thế giới. Mặc dù so với in 3D nhựa, giá trị đầu ra chỉ bằng khoảng 10%, nhưng dự kiến in 3D kim loại sẽ đạt quy mô 10 tỷ vào cuối năm 2022. Vậy công nghệ in 3D hợp kim titan khác với lĩnh vực in 3D như thế nào? in 3D kim loại? Tình trạng nghiên cứu của nó là gì? Còn triển vọng ứng dụng trong hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác thì sao?
Tình hình nghiên cứu công nghệ in 3D hợp kim titan
Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ sản xuất trực tiếp hợp kim titan như sản xuất nóng chảy chọn lọc bằng laser (SLM) và sản xuất nóng chảy chọn lọc chùm tia điện tử (EBSM), công nghệ sản xuất in 3D hợp kim titan cho các bộ phận chức năng tùy chỉnh ngày càng trở nên hoàn thiện hơn. Quá trình đúc, quy trình và thiết bị của các bộ phận chức năng tùy chỉnh của vật liệu đã trở thành điểm nóng nghiên cứu.
SLM nóng chảy bằng laser có chọn lọc đề cập đến việc chiếu xạ bột hợp kim titan bằng chùm tia laser dưới sự bảo vệ của khí argon hoặc khí nitơ. Bột hợp kim titan tan chảy và đông đặc nhanh chóng sau khi hấp thụ năng lượng laser, do đó làm tan chảy và liên kết, cấu trúc dày đặc và các bộ phận chức năng hợp kim titan có độ chính xác cao. Đây là phương pháp in 3D hợp kim titan được sử dụng phổ biến nhất để nghiên cứu và sản xuất trong và ngoài nước.
Ứng dụng trong hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác
Về lĩnh vực ứng dụng của công nghệ in 3D hợp kim titan, in 3D hợp kim titan đã phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và y tế trong những năm gần đây. Các kịch bản được sử dụng rộng rãi nhất chủ yếu tập trung vào các bộ phận hàng không vũ trụ có độ chính xác cao, nha khoa và xương người. Các vật liệu chủ yếu là vật liệu sinh học có khả năng tương thích tốt với mô người, chẳng hạn như hợp kim titan và thép không gỉ. Mới đây, nhóm chuyên gia phẫu thuật lồng ngực của Bệnh viện Đại học Y khoa Công đoàn đã cấy ghép thành công một xương ức hợp kim titan in 3D "tùy chỉnh" và người bị thương sẽ mặc một "áo giáp" hợp kim titan để định hình lại lồng ngực mới.
Việc sản xuất trực tiếp các bộ phận hợp kim titan đang phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực in 3D. Việc sử dụng thiết bị SLM bột kim loại để in và sản xuất trực tiếp các bộ phận hợp kim titan giải quyết vấn đề sáng tạo của các lô nhỏ và tùy chỉnh trong hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác vì nó có thể xử lý các bộ phận phức tạp khó hoặc thậm chí không thể xử lý theo phương pháp truyền thống, vì vậy nó có hiệu quả vô song lợi thế trong các bộ phận sản xuất in ấn trực tiếp.
Do các bộ phận trong hàng không vũ trụ, hàng không, y tế và các lĩnh vực khác yêu cầu các đặc tính ứng dụng "độ chính xác cao", "chất lượng cao" và "siêu chính xác", nên chất lượng của bột in 3D hợp kim titan được đặt ra yêu cầu cao hơn. Chất lượng của các bộ phận sản xuất phụ gia hợp kim titan có liên quan chặt chẽ đến các tính chất của bột kim loại, bao gồm kích thước hạt bột, độ cầu, tính lưu động, mật độ khối, v.v.
Dựa trên quan sát của JR về thị trường và thực tiễn sản xuất in 3D hợp kim titan lâu dài, chúng tôi đặc biệt sử dụng bột hợp kim titan TC4 siêu mịn để in và đúc 3D theo nhu cầu đặc biệt của người dùng trong một thời gian dài. lĩnh vực sản xuất vật liệu.
Các tính chất cơ học toàn diện tuyệt vời của các sản phẩm in 3D hợp kim titan có thể đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất của động cơ hàng không, đồng thời độ bền riêng cao và trọng lượng nhẹ của chúng hỗ trợ giảm trọng lượng lưỡi cắt; thành phẩm có độ ổn định nhiệt và khả năng chống oxy hóa cao, có thể Kéo dài tuổi thọ của lưỡi cắt và khoảng thời gian kiểm tra; đồng thời, phần bên trong của bộ phận sử dụng cấu trúc rỗng, có không gian thiết kế lớn và có thể nhận ra các hình dạng đa dạng hơn để đáp ứng nhu cầu của các tình huống khác nhau.
In 3D hợp kim titan là phương pháp tạo hình sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và y tế. Sau khi sản phẩm được hình thành bằng thiết bị sản xuất bồi đắp nóng chảy bằng laser chọn lọc (SLM), cấu trúc vi mô của các bộ phận thu được đồng nhất và dày đặc và có đặc tính hóa rắn nhanh. Độ bền kéo, độ bền chảy và độ giãn dài của các bộ phận được in lần lượt cao hơn khoảng 6-7% , 6-10% và 55-60% so với các bộ phận được rèn. Các bộ phận được in có độ chính xác kích thước bên trong cao, độ bền riêng cao và tính chất cơ học ở nhiệt độ cao vừa phải, vì vậy các bộ phận có khả năng chịu tải và khả năng ứng suất tốt, đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng quan trọng về an toàn như hàng không vũ trụ.
Do đó, triển vọng ứng dụng của công nghệ in 3D hợp kim titan trong hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác sẽ vô cùng tươi sáng!