Tehnologija 3D ispisa iz 1990-ih počela se pojavljivati, njen razvoj temelji se na visokoenergetskoj tehnologiji vrućeg oblaganja i tehnologiji brze izrade prototipa, u usporedbi s tradicionalnom tehnologijom proizvodnje, ne moraju prolaziti kroz razne alate za rezanje i niz složenih procesa obrade , uvelike smanjujući vrijeme obrade, dok je za strukturu složenih dijelova, proces obrade i točnost proizvodnje veći.
Trenutno se proizvodi od legure titana primjenjuju u mnogim poljima, struktura ovih proizvoda je složenija, mnoge vrste, male serije i visoki zahtjevi za performansama, tradicionalna tehnologija proizvodnje ne može zadovoljiti zahtjeve ovih proizvoda, a tehnologija 3D ispisa može zadovoljiti tehnologija proizvodnje i zahtjevi za performanse proizvoda od legure titana, tako da se naširoko koristi.
Pregled tehnologije 3D printanja
Tehnologija 3D ispisa uglavnom se putem računala generira trodimenzionalni CAD model dijelova, prema veličini modela laserskim oblaganjem materijala dijelova kroz oblik inkjet sloj po sloj kako bi se oblikovala tehnologija trodimenzionalnih dijelova . Proces 3D ispisa je jednostavan, troškovi proizvodnje su niski, raspon primjene je širok, struktura i raznolikost proizvedenih dijelova mogu se promijeniti u bilo kojem trenutku prema različitim trodimenzionalnim dijagramima unutarnjih dijelova računala, i to je posebno pogodan za proizvodnju metalnih dijelova sa složenom strukturom proizvoda, visokom aktivnošću materijala i visokim zahtjevima čistoće. Sirovine koje se koriste u tehnologiji 3D ispisa uglavnom su metali i nemetali, a sirovinama za sinteriranje, stvrdnjavanje i oblaganje toplim taljenjem dodaju se i drugi materijali. Prema različitim tehnologijama 3D ispisa dodavanja materijala, može se podijeliti na: tehnologiju brze izrade prototipova i tehnologiju izravne proizvodnje metalnih komponenti visokih performansi.
U usporedbi s tradicionalnom obradom rezanja, tehnologija 3D ispisa može postići korak u procesu proizvodnje dijelova od metalnog materijala, proizvodni proces temelji se na trodimenzionalnom CAD crtežu dijelova, tako da je dimenzionalna točnost stvarnih zahtjeva dijelova blizu, marža naknadne obrade je mala, stopa iskorištenja materijala i učinkovitost proizvodnje znatno su poboljšani. Pri korištenju tehnologije 3D ispisa nije potrebna velika oprema, što može uštedjeti resurse za proizvodna poduzeća, a vrijeme proizvodnje je kratko, uz visoku fleksibilnost, koja se može promijeniti u bilo kojem trenutku u skladu sa strukturnim promjenama proizvoda.
Drugo, istraživanje i status primjene tehnologije 3D ispisa legure titana
(1) Status istraživanja tehnologije 3D ispisa od legure titana
S razvojem tehnologije 3D ispisa, zemlje diljem svijeta aktivno istražuju tehnologiju 3D ispisa od legure titana, tako da se tehnologija 3D ispisa od legure titana može primijeniti u mnogim aspektima. Prema istraživanjima posljednjih godina, postoji tehnologija oblikovanja laserskim selektivnim taljenjem, tehnologija formiranja osigurača elektronskim snopom, laserska tehnologija trodimenzionalnog oblikovanja i tehnologija oblikovanja selektivnim taljenjem elektronskog snopa koje se koriste u obradi dijelova od legura titana.
(2) Primjena tehnologije 3D ispisa legure titana u području zrakoplovstva
Tehnologija 3D ispisa prvi put je korištena u Sjedinjenim Američkim Državama 2001. u borbenim zrakoplovima nosačima, kroz tehnologiju 3D ispisa od legure titana za proizvodnju konstrukcijskih dijelova zrakoplova i primijenjena u zrakoplovnoj proizvodnji. Godine 2011. Sveučilište Southampton u Ujedinjenom Kraljevstvu upotrijebilo je tehnologiju 3D ispisa za izradu cjelokupnog okvira uključujući krila drona, upravljačku ploču i otvor. Nakon 2012. godine primjena tehnologije 3D ispisa legure titana u području zrakoplovstva postigla je neviđen razvoj, dijelovi od legure titana ne samo da se naširoko koriste u proizvodnji zrakoplova, već su se i novi materijali legure titana počeli primjenjivati u svemirskoj opremi kao što su rakete i svemirski šatlovi. Dijelovi proizvedeni tehnologijom 3D ispisa legure titana uvelike su smanjili broj varova između svemirske opreme. Zbog veće čvrstoće legure titana, sigurnost svemirske opreme znatno je poboljšana. Kineski relevantni odjeli i znanstveno-istraživačke institucije također su nastavili istraživati tehnologiju 3D ispisa legure titana, a sada se primjenjuje u području zrakoplovstva. Krila zrakoplova i komponente glavnog ležaja proizvedene tehnologijom 3D ispisa legure titana u Kini ispunile su odgovarajuće tehničke zahtjeve i primjenjuju se u proizvodnji zrakoplova. Godine 2013. Pekinško sveučilište za aeronautiku i astronautiku proizvelo je glavne komponente ležaja zrakoplova od legure titana pomoću tehnologije 3D ispisa od legure titana, koje su prošle tehničku provjeru i pregled instalacije, što Kinu čini prvom zemljom u svijetu koja je ovladala dizajnom i proizvodnjom legure titana komponente glavnog ležaja zrakoplova, čime je kineska tehnologija 3D ispisa od legure titana postala vodeća svjetska pozicija.
(3) Primjena tehnologije 3D ispisa legure titana u području nacionalne obrane
U procesu proizvodnje oružja narodne obrane potrebna su veća svojstva materijala oružja, a također i točan omjer sastavnih dijelova. Američka mornarica proučava dizajn tehnologije 3D ispisa na nosačima zrakoplova, koristeći nosač zrakoplova kao veliku tvornicu za proizvodnju oružja za proizvodnju potrebnog oružja i opreme prema potrebama i zahtjevima. U isto vrijeme, američka vojska također razvija "bolnice za pokretne dijelove" kako bi postigla brze popravke i brzu proizvodnju dijelova oružja kako bi se zadovoljile potrebe na bojnom polju. Kina također pojačava istraživanje o primjeni tehnologije 3D ispisa legure titana u području nacionalne obrane, kako bi se postigla brza i precizna proizvodnja oružja i promicao razvoj kineske nacionalne obrambene tehnologije.
(4) Primjena tehnologije 3D ispisa legure titana u medicinskim uređajima
U suvremenom liječenju primjenjuje se tehnologija legura titana, kao što su umjetni zglobovi. S poboljšanjem medicinske razine, ljudi također postavljaju veće zahtjeve za primjenu umjetnih zglobova ili drugih kompozitnih materijala u tijelu, a ti materijali primijenjeni na ljudsko tijelo trebali bi imati bolji kontakt i kompatibilnost, a također bi trebali izvršiti odgovarajuću funkciju. Umjetni zglob proizveden tehnologijom 3D ispisa legure titana osigurava da zglob ima dobro sučelje otporno na habanje i može se dobro integrirati s koštanim tkivom, poboljšavajući kvalitetu i medicinsku razinu umjetnog zgloba.
Treće, analiza mogućnosti primjene tehnologije 3D ispisa od legure titana
S razvojem tehnologije 3D ispisa, tehnologija 3D ispisa od legure titana primjenjivat će se u svim aspektima inženjerskih materijala. Tehnologija 3D ispisa od legure titana može u potpunosti zamijeniti tradicionalne materijale od legure titana. S napretkom znanosti i tehnologije, primjena materijala od legura titana neće biti ograničena samo na zrakoplovstvo, nacionalnu obranu i medicinsko zdravlje, tehnologija 3D ispisa od legura titana nastavit će se poboljšavati i razvijati. Tehnologija 3D ispisa legure titana tek je započela, a njezin razvoj tek treba kontinuirano poboljšavati i usavršavati te su potrebni zajednički napori znanstveno-istraživačkih institucija i ustanova. Tehnologija 3D ispisa legure titana razvijat će se u smjeru složene proizvodnje, visoke preciznosti, velikih razmjera i niske cijene. U isto vrijeme, tehnologija 3D ispisa također će se primjenjivati u raznim područjima kako bi se postigla brza proizvodnja, promicao brzi razvoj kineske proizvodne industrije i snažno poboljšala brzina gospodarskog razvoja Kine.
