3D打印用鈦金屬的優(yōu)點(diǎn)分析
一種新興的技術(shù)，挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的制造方法。但是，如果要廣泛使用添加技術(shù)，則必須考慮添加制造零件的腐蝕行為。
在過去的幾十年中，在優(yōu)化打印設(shè)備（包括高度可靠的激光，廉價(jià)的高性能計(jì)算硬件和軟件）方面已產(chǎn)生了巨大的影響。當(dāng)前，與其他制造技術(shù)相比，金屬3D打印因其在生產(chǎn)金屬材料方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而受到關(guān)注。
讓我們以鈦基合金為例。由于鈦將高性能零件的廣泛工業(yè)應(yīng)用與高加工成本，硬模制和常規(guī)加工的長(zhǎng)交貨時(shí)間結(jié)合起來，因此鈦和鈦合金在增材制造技術(shù)方面引起了極大的關(guān)注在鈦合金中，Ti6Al4V是用于許多工程零件和生物醫(yī)學(xué)植入物的廣泛使用的材料。
該材料具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力，并且具有高延展性。這些功能使其非常適合在多個(gè)行業(yè)中實(shí)施。3D打印鈦有很多好處。
對(duì)于航空航天應(yīng)用，使用鈦和3D打印組件通常有助于降低購買率。源自航空航天工業(yè)的術(shù)語是指較初購買的物料的重量與成品重量之間的相關(guān)性。
例如，在傳統(tǒng)制造中，鈦飛機(jī)零件的買進(jìn)/賣出比例可以在12：1到 25：1之間。這意味著您需要12-25公斤的原材料才能生產(chǎn)1公斤的零件。在這種情況下，較多可以處理90％的材料。
金屬3D打印可以將鈦的比例從3：1減少到12：1。這是因?yàn)榻饘?D打印機(jī)通常僅使用制造零件所需的材料量，并且支撐結(jié)構(gòu)幾乎不會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)。對(duì)于昂貴的材料（例如鈦），降低采購成本比節(jié)省成本非常重要。
由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化，增材制造還可以增強(qiáng)鈦的輕質(zhì)性能。工程師使用拓?fù)鋬?yōu)化軟件設(shè)置某些要求，例如載荷和剛度約束，然后讓軟件工具優(yōu)化初始設(shè)計(jì)以滿足這些要求。
通過這種優(yōu)化，可以從設(shè)計(jì)中刪除所有不必要的材料，從而創(chuàng)建一個(gè)輕便而堅(jiān)固的組件。拓?fù)鋬?yōu)化的設(shè)計(jì)通常只能在增材制造技術(shù)的幫助下進(jìn)行制造。
航空航天業(yè)尤其珍惜這一優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檩p量化的3D打印鈦金屬零件可減輕重量并改善飛機(jī)性能。盡管鈦3D打印具有很多優(yōu)勢(shì)，但仍需要考慮一些挑戰(zhàn)。
1. 首先是需要制定將鈦與添加劑技術(shù)一起使用的標(biāo)準(zhǔn)。一些公司已經(jīng)朝這個(gè)方向采取了措施。
2. 第二個(gè)挑戰(zhàn)是鈦粉的高成本。鈦3D打印已成為航空航天，醫(yī)藥和汽車領(lǐng)域的一項(xiàng)有價(jià)值的技術(shù)。
主要原因是鈦的優(yōu)越性能與減少3D打印中的浪費(fèi)并創(chuàng)建復(fù)雜而輕巧的設(shè)計(jì)的能力相結(jié)合。將來，隨著鈦成本的下降和更多應(yīng)用的發(fā)現(xiàn)，鈦3D打印將成為廣泛行業(yè)的理想制造替代方案。
