Začela se je pojavljati tehnologija 3D tiskanja iz devetdesetih let prejšnjega stoletja, njen razvoj temelji na visokoenergijski tehnologiji vročega oblaganja in tehnologiji hitre izdelave prototipov, v primerjavi s tradicionalno proizvodno tehnologijo ni treba iti skozi različna rezalna orodja in različne zapletene procese obdelave , kar močno skrajša čas obdelave, medtem ko je za strukturo kompleksnih delov proces obdelave in natančnost izdelave višji.
Trenutno se izdelki iz titanove zlitine uporabljajo na številnih področjih, struktura teh izdelkov je bolj zapletena, številne sorte, majhne serije in visoke zahteve glede zmogljivosti, tradicionalna proizvodna tehnologija ne more izpolniti zahtev teh izdelkov, tehnologija 3D tiskanja pa lahko izpolni proizvodne tehnologije in zahtev glede zmogljivosti izdelkov iz titanove zlitine, zato se pogosto uporablja.
Pregled tehnologije 3D tiskanja
Tehnologija 3D tiskanja je v glavnem prek računalnika za ustvarjanje tridimenzionalnega CAD modela delov, glede na velikost modela z laserskim oblaganjem materiala delov skozi obliko brizgalnih plast za plastjo, da se oblikuje tehnologija tridimenzionalnih delov. . Postopek 3D tiskanja je preprost, proizvodni stroški so nizki, obseg uporabe je širok, strukturo in raznolikost izdelanih delov je mogoče kadar koli spremeniti glede na različne tridimenzionalne diagrame notranjih delov računalnika, in je posebej primeren za izdelavo kovinskih delov s kompleksno strukturo izdelka, visoko aktivnostjo materiala in visokimi zahtevami glede čistosti. Surovine, ki se uporabljajo v tehnologiji 3D-tiskanja, so predvsem kovine in nekovine, surovinam za sintranje, strjevanje in talilno oblaganje pa dodajamo tudi druge materiale. Glede na različno tehnologijo 3D tiskanja dodajanja materialov jo lahko razdelimo na: tehnologijo hitre izdelave prototipov in tehnologijo neposredne izdelave visoko zmogljivih kovinskih komponent.
V primerjavi s tradicionalno obdelavo rezanja lahko tehnologija 3D-tiskanja doseže korak proizvodnega procesa delov iz kovinskega materiala, proizvodni proces temelji na tridimenzionalni risbi CAD delov, tako da je dimenzijska natančnost dejanskih zahtev delov blizu, je naknadna marža obdelave majhna, stopnja izkoriščenosti materialov in učinkovitost proizvodnje sta močno izboljšani. Pri uporabi tehnologije 3D tiskanja ni potrebna velika oprema, kar lahko prihrani vire za proizvodna podjetja, čas izdelave pa je kratek, z visoko prilagodljivostjo, ki jo je mogoče kadar koli spremeniti glede na strukturne spremembe izdelka.
Drugič, raziskave in status uporabe tehnologije 3D tiskanja titanove zlitine
(1) Stanje raziskave tehnologije 3D tiskanja iz titanove zlitine
Z razvojem tehnologije 3D tiskanja države po vsem svetu aktivno raziskujejo tehnologijo 3D tiskanja iz titanove zlitine, tako da je tehnologijo 3D tiskanja iz titanove zlitine mogoče uporabiti v številnih vidikih. Glede na raziskave v zadnjih letih se pri obdelavi delov iz titanovih zlitin uporabljajo laserska tehnologija oblikovanja s selektivnim taljenjem, tehnologija oblikovanja varovalk z elektronskim žarkom, tehnologija laserskega tridimenzionalnega oblikovanja in tehnologija oblikovanja s selektivnim taljenjem elektronskega žarka.
(2) Uporaba tehnologije 3D-tiskanja iz titanove zlitine na področju vesolja
Tehnologija 3D-tiskanja je bila prvič uporabljena v Združenih državah leta 2001 v lovskih letalih na letalih, s tehnologijo 3D-tiskanja iz titanove zlitine za izdelavo strukturnih delov letala in uporabljena v letalski proizvodnji. Leta 2011 je Univerza v Southamptonu v Združenem kraljestvu uporabila tehnologijo 3D tiskanja za izdelavo celotnega okvirja, vključno s krili drona, nadzorno ploščo in loputo. Po letu 2012 je uporaba tehnologije 3D-tiskanja iz titanove zlitine na področju letalstva dosegla razvoj brez primere, deli iz titanove zlitine se pogosto ne uporabljajo le v proizvodnji letal, ampak so se novi materiali iz titanove zlitine začeli uporabljati tudi v vesoljski opremi, kot so rakete in vesoljskih čolnov. Deli, izdelani s tehnologijo 3D tiskanja iz titanove zlitine, so močno zmanjšali število zvarov med vesoljsko opremo. Zaradi večje trdnosti titanove zlitine je varnost vesoljske opreme močno izboljšana. Kitajski ustrezni oddelki in znanstveno-raziskovalne ustanove prav tako nadaljujejo raziskave tehnologije 3D-tiskanja iz titanove zlitine, ki se zdaj uporablja na področju letalstva. Letalska krila in glavne nosilne komponente, proizvedene s tehnologijo 3D tiskanja iz titanove zlitine na Kitajskem, so dosegle ustrezne tehnične zahteve in se uporabljajo za proizvodnjo letal. Leta 2013 je Pekinška univerza za aeronavtiko in astronavtiko izdelala glavne nosilne komponente letal iz titanove zlitine s tehnologijo 3D tiskanja iz titanove zlitine, ki je prestala tehnično preverjanje in pregled namestitve, zaradi česar je Kitajska prva država na svetu, ki je obvladala načrtovanje in proizvodnjo titanove zlitine glavne nosilne komponente letal, s čimer je kitajska tehnologija 3D tiskanja iz titanove zlitine postala vodilna v svetu.
(3) Uporaba tehnologije 3D tiskanja iz titanove zlitine na področju nacionalne obrambe
V procesu proizvodnje narodnoobrambnega orožja so zahtevane višje materialne lastnosti orožja, prav tako je zahtevano natančno razmerje komponent. Ameriška mornarica proučuje zasnovo tehnologije 3D-tiskanja na letalonosilkah, pri čemer uporablja letalonosilko kot veliko tovarno za proizvodnjo orožja za proizvodnjo potrebnega orožja in opreme v skladu s potrebami in zahtevami. Istočasno ameriška vojska razvija tudi "bolnišnice za premikajoče se dele", da bi dosegla hitro popravilo in hitro proizvodnjo delov orožja za potrebe na bojišču. Kitajska prav tako pospešuje raziskave o uporabi tehnologije 3D tiskanja iz titanove zlitine na področju nacionalne obrambe, da bi dosegla hitro in natančno proizvodnjo orožja ter spodbujala razvoj kitajske nacionalne obrambne tehnologije.
(4) Uporaba tehnologije 3D tiskanja iz titanove zlitine v medicinskih napravah
V sodobni medicini se uporablja tehnologija titanovih zlitin, kot so umetni sklepi. Z izboljšanjem medicinske ravni so ljudje postavili tudi višje zahteve za uporabo umetnih sklepov ali drugih kompozitnih materialov v telesu, ti materiali, ki se uporabljajo za človeško telo, pa bi morali imeti boljši stik in združljivost ter bi morali opraviti tudi ustrezno funkcijo. Umetni sklep, izdelan s tehnologijo 3D tiskanja iz titanove zlitine, zagotavlja, da ima sklep dober vmesnik, odporen proti obrabi, in ga je mogoče dobro integrirati s kostnim tkivom, kar izboljša kakovost in medicinsko raven umetnega sklepa.
Tretjič, analiza možnosti uporabe tehnologije 3D tiskanja iz titanove zlitine
Z razvojem tehnologije 3D tiskanja se bo tehnologija 3D tiskanja iz titanove zlitine uporabljala v vseh vidikih inženirskih materialov. Tehnologija 3D tiskanja iz titanove zlitine lahko popolnoma nadomesti tradicionalne materiale iz titanove zlitine. Z napredkom znanosti in tehnologije uporaba materialov iz titanovih zlitin ne bo omejena le na vesoljsko, nacionalno obrambo in zdravstveno zdravje, tehnologija 3D tiskanja iz titanovih zlitin se bo še naprej izboljševala in razvijala. Tehnologija 3D tiskanja iz titanove zlitine se je šele začela, njen razvoj pa je treba še nenehno izboljševati in izpopolnjevati, potrebna pa so skupna prizadevanja znanstvenoraziskovalnih ustanov in institucij. Tehnologija 3D tiskanja iz titanove zlitine se bo razvijala v smeri kompleksne proizvodnje, visoke natančnosti, velikega obsega in nizkih stroškov. Hkrati se bo tehnologija 3D tiskanja uporabljala tudi na različnih področjih za doseganje hitre proizvodnje, spodbujanje hitrega razvoja kitajske predelovalne industrije in močno izboljšanje hitrosti kitajskega gospodarskega razvoja.
