Campo de aplicação e tendência de desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D de liga de titânio
A impressão 3D (3DP) é um tipo de tecnologia de prototipagem rápida, também conhecida como manufatura aditiva [1]. Baseia-se em arquivos de modelos digitais e utiliza materiais adesivos, como metal em pó ou plástico, para imprimir camada por camada. Uma técnica para construir objetos de uma maneira. A impressão 3D geralmente é obtida usando impressoras de materiais com tecnologia digital.
Com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a tecnologia de impressão 3D tem sido amplamente utilizada em vários campos. Como uma importante tecnologia de impressão em metal, a tecnologia de impressão 3D em liga de titânio tem amplas perspectivas de aplicação. Este artigo discutirá a aplicação e as tendências futuras de desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D de liga de titânio na indústria aeroespacial, saúde, fabricação de automóveis, planejamento arquitetônico, produção de produtos de consumo, pesquisa científica e prototipagem e personalização personalizada.
A tecnologia de impressão 3D apareceu em meados dos anos-1990 e é, na verdade, o mais recente dispositivo de prototipagem rápida que utiliza tecnologias como fotopolimerização e laminação de papel. Seu princípio de funcionamento é basicamente o mesmo da impressão comum. A impressora está cheia de "materiais de impressão", como líquidos ou pó. Depois de conectados ao computador, os “materiais de impressão” são sobrepostos camada por camada por meio do controle do computador e, finalmente, a planta do computador é transformada em um objeto físico. Esta tecnologia de impressão é chamada de tecnologia de impressão tridimensional 3D.
campo médico
A tecnologia de impressão 3D de liga de titânio também é amplamente utilizada na área de saúde. Através da tecnologia de impressão 3D de liga de titânio, podem ser produzidos implantes médicos personalizados, como ossos, válvulas cardíacas e colunas. Esses implantes podem se adaptar melhor às necessidades físicas do paciente e melhorar a eficácia do tratamento. No futuro, com a melhoria da biocompatibilidade e da bioatividade, a tecnologia de impressão 3D em liga de titânio desempenhará um papel mais importante na área de cuidados médicos.
O titânio é chamado de metal "biofílico". Tem as vantagens de não ser tóxico e inofensivo, resistência a altas temperaturas, alta resistência à corrosão, alta resistência, baixa densidade, boa biocompatibilidade, etc., e seu módulo de elasticidade é próximo ao do tecido duro humano. A área de metais médicos ocupa “metade do país”. Hoje, a tecnologia de impressão 3D de liga de titânio é usada principalmente em ortopedia e odontologia.
Campo aeroespacial
A tecnologia de impressão 3D em liga de titânio tem amplas aplicações no campo aeroespacial. Através da tecnologia de impressão 3D, podem ser fabricados componentes aeroespaciais mais leves, mais resistentes a altas temperaturas e mais resistentes à corrosão. Por exemplo, a fabricação de peças estruturais de aeronaves, fuselagem, asas, etc. pode melhorar o desempenho da aeronave e reduzir custos. No futuro, com o avanço da tecnologia, a tecnologia de impressão 3D em liga de titânio desempenhará um papel mais importante no campo aeroespacial.
Campo de protótipo e molde
A impressão 3D também apresenta vantagens únicas na área de protótipos e moldes. Em comparação com os métodos de produção tradicionais, a impressão 3D é controlada por um computador e pode controlar estritamente o tamanho de acordo com o desenho tridimensional do software. Para peças complexas, não há restrições ao caminho de produção, o que pode reduzir significativamente o tempo de preparação do modelo e do molde, melhorar a precisão e a qualidade do modelo e economizar muito tempo e dinheiro.
Tendência de desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D de liga de titânio
Como uma tecnologia de fabricação de ponta, a tecnologia de impressão 3D em liga de titânio integra design e fabricação. Nos últimos anos, atraiu ampla atenção de todas as esferas da vida e mostrou uma ampla gama de aplicações em campos de alta tecnologia, como aeroespacial, defesa nacional e militar, biomedicina e ferrovias automotivas de alta velocidade. As perspectivas, porém, em comparação com a tecnologia de fabricação tradicional iniciada tarde, a história de desenvolvimento é de apenas cerca de 30 anos, ainda há uma grande lacuna em comparação com os países avançados do mundo, por exemplo: a eficiência de formação de peças de liga de titânio é baixa, e a precisão ainda não atingiu alta precisão. O custo de preparação de nível, equipamentos e materiais é alto, e problemas como aplicações industriais e comerciais em larga escala ainda não foram realizados, especialmente a supressão de defeitos em peças moldadas. Atualmente, a pesquisa sobre defeitos no processo de conformação de peças, como esferoidização, trincas, poros e empenamentos em nosso país ainda está em fase preliminar, e ainda há muitos trabalhos de pesquisa que precisam ser realizados urgentemente.
(1) Em termos de materiais, desenvolver novos equipamentos de produção e processos de preparação para pó de liga de titânio esférico para melhorar a qualidade do pó de liga de titânio (tamanho de partícula, esfericidade, fluidez, gás de inclusão, etc.), melhorando assim a estrutura e mecânica de o desempenho das peças. Além disso, o custo é reduzido aumentando o rendimento do pó e reciclando e reutilizando o pó.
(2) Em termos de equipamentos, por um lado, a eficiência de conformação, a precisão de conformação e o custo do equipamento devem ser melhorados; por outro lado, equipamentos de impressão de nível industrial em grande escala devem ser desenvolvidos para realizar gradualmente a produção e aplicação em grande escala.
(3) Em termos de inspeção, com o desenvolvimento de peças impressas em 3D na direção de larga escala, complexas e precisas, muitos métodos tradicionais de inspeção não destrutiva apresentam pontos cegos e novas tecnologias de inspeção não destrutivas precisam ser desenvolvidas; através da inspeção on-line do monitoramento em tempo real de tecidos e defeitos A tecnologia é uma das principais direções de pesquisa no futuro; além disso, o estabelecimento e o aprimoramento de padrões de testes não destrutivos são a base para a ampla aplicação da tecnologia de impressão 3D.
(4) Em termos de processo, otimizar ainda mais o processo da tecnologia de impressão 3D, suprimir defeitos no processo de conformação e melhorar as propriedades mecânicas das peças moldadas. Questões-chave como a evolução das tensões internas nas peças durante o processo de conformação, o comportamento de deformação e fissuração e os mecanismos de geração de defeitos ainda são questões que precisam ser estudadas no futuro.
