A impressão em liga de titânio tem grande potencial

Recentemente, materiais de liga de titânio têm sido usados ​​em muitos produtos populares de smartphones. Por exemplo, materiais inovadores como a estrutura intermédia 99% em titânio e as dobradiças em titânio. Um novo corpo de titânio também apareceu anteriormente, tornando-se o primeiro celular da Apple a usar titânio para aviação. A liga de titânio tem vantagens significativas de desempenho e pode combinar melhor as características de resistência e espessura, reduzindo assim a espessura e o peso dos telefones celulares e melhorando a resistência. No futuro, se for penetrado ainda mais em várias marcas e tipos de produtos de eletrônicos de consumo 3C, espera-se que aumente a demanda por ligas de titânio, polimento e equipamentos de impressão 3D.

Os resultados mostram que a impressão 3D em liga de titânio tem um caminho claro de redução de custos e melhoria de eficiência com base na localização de matérias-primas e componentes principais e na otimização de links de pós-processamento para melhorar a taxa de rendimento. Espera-se que o espaço de mercado em eletrônicos de consumo ultrapasse 10 bilhões de yuans, ou poderá se tornar o futuro da impressão 3D. As principais direções de desenvolvimento da impressão.

Enquanto os principais fabricantes de produtos eletrônicos de consumo estão implantando materiais de liga de titânio, a combinação de impressão 3D e ligas de titânio tornou-se uma nova tendência no desenvolvimento da indústria. Os materiais de liga de titânio tornaram-se uma opção importante para peças estruturais eletrônicas de consumo com base em suas vantagens de alta resistência e leveza. As ligas de titânio são fracas condutoras de calor. O processo seletivo de fabricação aditiva por fusão a laser evita o tradicional. As desvantagens da fabricação subtrativa podem se tornar o futuro da tecnologia de processamento de peças estruturais de liga de titânio.

A fabricação avança em direção à redução de peso

A impressão 3D possui características de ciclo de produção curto e capacidade de processar formas complexas. A impressão 3D é uma tecnologia baseada em arquivos de modelos digitais e empilha materiais ligáveis ​​camada por camada para construir objetos tridimensionais realistas. Em comparação com as tecnologias de fabricação tradicionais, a impressão 3D tem as vantagens de remover moldes, reduzir desperdícios e reduzir estoques. Por que usar 3D? Imprimir para fazer peças estruturais de liga de titânio:

1. É difícil usinar liga de titânio. A liga de titânio é um mau condutor de calor e a condutividade térmica do TC4 é de apenas 7,96 W/m·K, o que é muito inferior à do aço inoxidável e da liga de alumínio. Isso faz com que as ligas de titânio acumulem facilmente calor durante o processamento e aqueçam localmente rapidamente, o que tem um impacto negativo nas ferramentas de corte e no rendimento do processamento. De acordo com dados da Aibang Polymer, a taxa de rendimento geral das armações intermediárias de telefones celulares feitas de materiais de liga de titânio é de cerca de 30%-40%. , muito inferior a 80% da estrutura intermediária da liga de alumínio.

 

2. A impressão 3D é adequada para processamento de liga de titânio. SLM é um processo de fabricação aditiva que usa fusão a laser de pó metálico para acumular e integrar camada por camada. Isto evita as desvantagens de cortar ligas de titânio a partir de uma rota técnica; em segundo lugar, a fabricação aditiva tem sensibilidade de baixo custo para estruturas complexas. Portanto, a liberdade de projeto é alta e a leveza pode ser alcançada por meio de mais estruturas de cavidades.

A impressão 3D pode ser amplamente utilizada em equipamentos como o titânio metálico, o que pode melhorar o rendimento e reduzir custos na produção em massa. É amplamente favorecido por indústrias como a indústria militar, tratamento médico e eletrônicos de consumo, mas seu alto custo de produção é o principal motivo que limita sua ampla aplicação. A tecnologia de impressão 3D usa materiais adesivos, como metal em pó, cerâmica ou materiais poliméricos, para passar camada por camada. Imprimir e sobrepor camadas contínuas de diferentes formas para construir objetos tridimensionais pode resolver os problemas de produção em massa da tecnologia de liga de titânio e os problemas de moldagem de material de liga de titânio. Pode simplificar processos de produção, como fusão e fundição, obter moldagem integrada e melhorar o rendimento do processamento de ligas de titânio, formando um futuro. Espera-se que os custos sejam ainda mais reduzidos após o efeito de escala.

O mercado de impressão 3D possui um vasto espaço e o mercado chinês está crescendo rapidamente. De acordo com os dados, de 2021 a 2025, o tamanho do mercado global de impressão 3D deverá aumentar de US$ 15,2 bilhões para US$ 29,8 bilhões, com uma taxa média anual de crescimento composta de 18%; de 2021 a 2024, espera-se que o tamanho do mercado de impressão 3D da China aumente de US$ 26,2 bilhões de yuans para 50 bilhões de yuans, com uma taxa média anual de crescimento composta de 24%. A taxa de crescimento do mercado de impressão 3D da China é ligeiramente superior à média global.

No futuro, a redução de custos virá principalmente de três aspectos: substituição interna de matérias-primas e componentes principais e otimização de ligações de pós-processamento para impulsionar a melhoria do rendimento. Tendo em conta a queda de preços provocada pela localização de matérias-primas em pó e componentes principais, bem como a melhoria no rendimento, os resultados mostram que o custo da impressão 3D deverá cair abaixo de 100 yuans em 2023-2024.

Recentemente, uma equipe de pesquisa internacional, incluindo o Royal Melbourne Institute of Technology da Austrália e a Universidade de Sydney, combinou ligas e processos de impressão 3D para criar uma nova liga de titânio que é forte, mas não quebradiça sob tensão. O desenvolvimento de uma nova classe de ligas de titânio mais sustentáveis ​​e de alto desempenho para aplicações nas áreas aeroespacial, biomedicina, engenharia química, espaço e tecnologia energética oferece esperança. Segundo relatos, a equipe de pesquisa usou deposição de energia direcionada a laser para imprimir sua liga a partir de pó metálico, um processo de impressão 3D adequado para a fabricação de peças grandes e complexas. Eles combinaram conceitos de design de ligas com design de processos de impressão 3D e identificaram uma série de ligas que são fortes, dúcteis e fáceis de imprimir. A equipe afirma que as propriedades atrativas dessas novas ligas são comparáveis ​​às das ligas comerciais.

 

Nos processos de fabricação tradicionais, as ligas de titanila-ferro enfrentam dois desafios: um é que o oxigênio pode tornar o titânio quebradiço e o outro é que a adição de ferro pode causar sérios defeitos metalúrgicos e formar grandes pedaços de titânio. Os pesquisadores dizem que o novo estudo pode fornecer um modelo para mitigar esses problemas de fragilização por oxigênio por meio de impressão 3D e design microestrutural.

 

Desde este ano, materiais de liga de titânio impressos em 3D surgiram em telefones celulares dobráveis ​​para obter um design leve. Atualmente, as peças estruturais metálicas dos produtos eletrônicos são geralmente feitas de aço inoxidável e liga de alumínio. O peso do primeiro não é dominante, enquanto a dureza do segundo é média. Embora a liga de titânio tenha vantagens em termos de dureza e peso, é difícil de processar e tem uma baixa taxa de rendimento. O processo de impressão 3D pode resolver efetivamente os problemas de moldagem de material de liga de titânio e pontos técnicos de produção em massa, além de aprimorar a experiência geral dos produtos de telefonia móvel.

Graças à baixa densidade, alta resistência e resistência à corrosão da liga de titânio, trará melhor durabilidade e melhor resistência a arranhões. Ao mesmo tempo, a fabricação de ligas de titânio será combinada com a tecnologia de impressão 3D para atender às necessidades dos consumidores de maneira personalizada, trazer maior inovação e liberdade ao design de aparência dos produtos eletrônicos de consumo e quebrar as limitações da fabricação tradicional. À medida que aumenta a procura por produtos eletrónicos de consumo personalizados, mais consumidores esperam personalizar os produtos de acordo com as suas próprias preferências e necessidades. Através da impressão 3D, os consumidores podem escolher diferentes aparências, materiais e funções para personalizar produtos eletrônicos e obter uma melhor experiência de usuário.

Impressão 3D em liga de titânio

Além de melhorar a taxa de rendimento, a aplicação da impressão 3D na área de eletrônicos de consumo também pode ajudar a reduzir efetivamente os custos de fabricação do produto e melhorar a eficiência. A impressão 3D não requer moldes e processamento mecânico. Ele pode converter diretamente rascunhos de projeto em entidades, criar modelos de produtos com eficiência para teste e avaliação, simplificar o processo de produção, reduzir o custo de tempo e custo de montagem de produção no processo de fabricação tradicional e promover o acompanhamento Desenvolvimento e inovação. Ao mesmo tempo, a manufatura aditiva é considerada um processo de fabricação autônomo que requer menos custos de mão de obra. É moldado de uma só vez, reduzindo o desperdício de materiais e melhorando a utilização do material, o que também ajuda a reduzir os custos do material.

 

Nos últimos anos, o mercado de impressão 3D cresceu rapidamente. De acordo com as estatísticas, a receita global de produtos e serviços de fabricação de impressão 3D atingirá aproximadamente US$ 18 bilhões em 2022, um aumento anual de 18%. A indústria de impressão 3D manteve uma tendência de crescimento de dois dígitos durante 25 anos consecutivos. De acordo com relatos da mídia, a Apple está adotando ativamente a tecnologia de impressão 3D. O uso da impressão 3D pode encurtar o tempo de produção da empresa e reduzir os custos de produção.