زمینه کاربرد و روند توسعه فناوری چاپ سه بعدی آلیاژ تیتانیوم

 چاپ سه بعدی (3DP) نوعی فناوری نمونه سازی سریع است که به عنوان تولید افزودنی نیز شناخته می شود [1]. این بر اساس فایل های مدل دیجیتال است و از مواد چسبنده مانند پودر فلز یا پلاستیک برای چاپ لایه به لایه استفاده می کند. تکنیکی برای ساختن اشیا به شیوه ای. پرینت سه بعدی معمولاً با استفاده از چاپگرهای مواد فناوری دیجیتال به دست می آید.

با پیشرفت سریع علم و فناوری، فناوری چاپ سه بعدی به طور گسترده در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. به عنوان یک فناوری مهم چاپ فلز، فناوری چاپ سه بعدی آلیاژ تیتانیوم چشم انداز کاربردی گسترده ای دارد. این مقاله در مورد کاربرد و روند توسعه آتی فناوری پرینت سه بعدی آلیاژ تیتانیوم در هوافضا، مراقبت های بهداشتی، تولید خودرو، برنامه ریزی معماری، تولید محصول مصرفی، تحقیقات علمی و نمونه سازی، و سفارشی سازی شخصی بحث خواهد کرد.

فناوری چاپ سه بعدی در اواسط-1990 ظاهر شد و در واقع جدیدترین دستگاه نمونه سازی سریع است که از فناوری هایی مانند پخت نور و لایه بندی کاغذ استفاده می کند. اصل کار آن اساساً مانند چاپ معمولی است. چاپگر با "مواد چاپی" مانند مایع یا پودر پر شده است. پس از اتصال به کامپیوتر، "مواد چاپی" از طریق کنترل کامپیوتری لایه به لایه روی هم قرار می گیرند و در نهایت طرح اولیه روی کامپیوتر به یک شی فیزیکی تبدیل می شود. این فناوری چاپ را فناوری چاپ سه بعدی سه بعدی می نامند.

                                                                                          رشته پزشکی

فناوری چاپ سه بعدی آلیاژ تیتانیوم نیز به طور گسترده در زمینه مراقبت های بهداشتی استفاده می شود. از طریق فناوری چاپ سه بعدی آلیاژ تیتانیوم، می توان ایمپلنت های پزشکی سفارشی مانند استخوان، دریچه های قلب و خارها تولید کرد. این ایمپلنت ها می توانند بهتر با نیازهای فیزیکی بیمار سازگار شوند و اثربخشی درمان را بهبود بخشند. در آینده، با بهبود زیست سازگاری و زیست فعالی، فناوری چاپ سه بعدی آلیاژ تیتانیوم نقش مهم تری در زمینه مراقبت های پزشکی ایفا خواهد کرد.

　تیتانیوم یک فلز "بیوفیلیک" نامیده می شود. این دارای مزایای غیر سمی و بی ضرر، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی بالا، مقاومت بالا، چگالی کم، زیست سازگاری خوب و غیره است و مدول الاستیک آن نزدیک به بافت سخت انسان است. حوزه فلزات پزشکی «نیمی از کشور» را به خود اختصاص داده است. امروزه فناوری پرینت سه بعدی آلیاژ تیتانیوم عمدتاً در ارتوپدی و دندانپزشکی استفاده می شود.

                                                                                   میدان هوافضا

     فناوری چاپ سه بعدی آلیاژ تیتانیوم کاربردهای گسترده ای در زمینه هوافضا دارد. از طریق فناوری چاپ سه بعدی، می توان اجزای هوافضا را تولید کرد که سبک تر، در برابر دماهای بالا مقاوم تر و در برابر خوردگی مقاوم تر باشند. به عنوان مثال، ساخت قطعات ساختاری هواپیما، بدنه، بال و غیره می تواند عملکرد هواپیما را بهبود بخشد و هزینه ها را کاهش دهد. در آینده با پیشرفت تکنولوژی، فناوری پرینت سه بعدی آلیاژ تیتانیوم نقش مهم تری در زمینه هوافضا ایفا خواهد کرد.

                                                                               نمونه اولیه و زمینه قالب

      پرینت سه بعدی در زمینه نمونه های اولیه و قالب ها نیز مزایای منحصر به فردی دارد. در مقایسه با روش‌های تولید سنتی، چاپ سه‌بعدی توسط یک کامپیوتر کنترل می‌شود و می‌تواند اندازه را با توجه به ترسیم نرم‌افزار سه‌بعدی به شدت کنترل کند. برای قطعات پیچیده، هیچ محدودیتی در مسیر تولید وجود ندارد، که می تواند زمان آماده سازی مدل و قالب را تا حد زیادی کاهش دهد، دقت و کیفیت مدل را بهبود بخشد و در زمان و هزینه بسیار صرفه جویی کند.

                                                                  روند توسعه فناوری چاپ سه بعدی آلیاژ تیتانیوم

 به عنوان یک فناوری ساخت پیشرفته، فناوری چاپ سه بعدی آلیاژ تیتانیوم طراحی و ساخت را ادغام می کند. در سال‌های اخیر، توجه گسترده‌ای را از همه اقشار به خود جلب کرده است و کاربردهای گسترده‌ای را در زمینه‌های با فناوری پیشرفته مانند هوافضا، دفاع ملی و نظامی، زیست‌پزشکی و ریل‌های سریع‌السیر خودرو نشان داده است. با این حال، چشم انداز، در مقایسه با تکنولوژی تولید سنتی که دیر شروع شده است، تاریخچه توسعه تنها حدود 30 سال است، هنوز در مقایسه با کشورهای پیشرفته جهان شکاف بزرگی وجود دارد، به عنوان مثال: راندمان شکل گیری قطعات آلیاژ تیتانیوم کم است. و دقت هنوز به دقت بالایی نرسیده است هزینه آماده سازی سطح، تجهیزات و مواد بالاست و مشکلاتی مانند کاربردهای صنعتی و تجاری در مقیاس بزرگ به ویژه رفع عیوب در قطعات تشکیل شده هنوز محقق نشده است. در حال حاضر تحقیقات در مورد عیوب در فرآیند شکل‌دهی قطعات مانند کروی شدن، ترک‌ها، منافذ و تغییر شکل تاب‌خوردگی در کشور ما هنوز در مرحله مقدماتی است و هنوز کارهای تحقیقاتی زیادی وجود دارد که باید انجام شود. فوری

(1) از نظر مواد، تجهیزات جدید تولید و فرآیندهای آماده سازی پودر آلیاژ تیتانیوم کروی را توسعه دهید تا کیفیت پودر آلیاژ تیتانیوم (اندازه ذرات، کروی، سیالیت، گاز گنجانده شده و غیره) را بهبود بخشد، در نتیجه ساختار و مکانیک آن را بهبود بخشید. عملکرد قطعات علاوه بر این، با افزایش بازده پودر و بازیافت و استفاده مجدد از پودر، هزینه کاهش می یابد.

(2) از نظر تجهیزات، از یک طرف، راندمان شکل دهی، دقت شکل دهی و هزینه تجهیزات باید بهبود یابد. از سوی دیگر، تجهیزات چاپ صنعتی در مقیاس بزرگ باید توسعه یابد تا به تدریج تولید و کاربرد در مقیاس بزرگ محقق شود.

(3) از نظر بازرسی، با توسعه قطعات پرینت سه بعدی در جهت مقیاس بزرگ، پیچیده و دقیق، بسیاری از روش های بازرسی غیر مخرب سنتی دارای نقاط کور هستند و فناوری های جدید بازرسی غیر مخرب نیاز به توسعه دارند. از طریق بازرسی آنلاین نظارت بر بافت ها و عیوب در زمان واقعی، فناوری یکی از مسیرهای تحقیقاتی کلیدی در آینده است. علاوه بر این، ایجاد و بهبود استانداردهای آزمایش غیر مخرب مبنایی برای کاربرد گسترده فناوری چاپ سه بعدی است.

(4) از نظر فرآیند، فرآیند فناوری چاپ سه بعدی را بیشتر بهینه کنید، نقص در فرآیند شکل دهی را سرکوب کنید و خواص مکانیکی قطعات تشکیل شده را بهبود بخشید. مسائل کلیدی مانند تکامل تنش داخلی در قطعات در طول فرآیند شکل‌دهی، رفتار تغییر شکل و ترک خوردگی و مکانیسم‌های تولید عیب همچنان موضوعاتی هستند که در آینده باید مورد مطالعه قرار گیرند.