Titan vốn được chứng mình có độ cứng tương đương thép nhưng chỉ nặng bằng một nửa. Dù có những lợi ích vượt trội, nhưng vật liệu này không dễ dàng gia công bằng những phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, công nghệ in 3D đã được sinh ra để phát huy toàn bộ tiềm năng của titan! Cùng tìm hiểu vật liệu này được sử dụng trong công nghệ in 3D kim loại như thế nào.

Vật liệu titan có gì ấn tượng?

Titan là một trong những kim loại được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất bồi đắp. Nó đã được ứng dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, thay thế khớp và dụng cụ phẫu thuật, xe đua và khung xe đạp, điện tử và các sản phẩm hiệu suất cao khác.

Hợp kim titan và titan được đánh giá cao vì độ bền cơ học cao, tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao và khả năng chống ăn mòn tốt hơn thép không gỉ. Vật liệu này làm cho tên lửa và máy bay nhẹ hơn, giúp tiết kiệm nhiên liệu và tăng khả năng mang tải. Nó cũng tạo ra các thiết bị điện tử có trọng lượng nhẹ hơn, chẳng hạn như điện thoại thông minh và kính VR. Tương tự như vậy đối với cấy ghép y tế. Và khi bạn kết hợp các đặc tính vốn có của titan với các tính năng độc đáo có sẵn khi bạn in 3D với nó, lợi ích sẽ tăng gấp bội.

Các bộ phận titan in 3D: Khớp hông từ GE Additive, cánh quạt từ Sciaky, đầu tên lửa từ Arcam Darker, thành phần lưới titan từ 3D Systems, khung titan từ EOS, cấy ghép cột sống phẫu thuật từ Zenith Tecnica.
In 3D cho phép sản xuất kim loại đắt tiền này hiệu quả hơn với mức tiêu thụ nguyên liệu thô và chất thải thấp hơn. Là một công nghệ phụ trợ, in 3D kim loại thường chỉ sử dụng lượng vật liệu cần thiết để chế tạo một bộ phận, cộng với lượng vật liệu tương đối thấp cho các cấu trúc hỗ trợ.

In 3D cũng cho phép các thiết kế phức tạp, chẳng hạn như các kênh bên trong và các bộ phận được làm rỗng hoặc dạng lưới để giảm trọng lượng, điều mà bất kỳ phương pháp sản xuất nào khác không thể thực hiện được. Vì không có khuôn hoặc dụng cụ nên in 3D bằng titan tạo ra các bộ phận có một không hai với chi phí hợp lý, chẳng hạn như bộ phận cấy ghép dành riêng cho bệnh nhân, nguyên mẫu và công cụ nghiên cứu.

Có vô số ví dụ về sản xuất titan in 3D tiên tiến, chăm sóc sức khỏe, khám phá không gian, v.v. Chúng ta hãy xem tại sao titan lại rất phù hợp với sản xuất bồi đắp và nơi nó đang được sử dụng ngày nay.

In 3D vật liệu titan là gì và ứng dụng của nó

Công nghệ in 3D bằng titan ngày nay là ai? Đó là một tập hợp rộng lớn các nhà sản xuất sản xuất mọi thứ từ thiết bị y tế, xe đạp hiệu suất cao, đồng hồ sang trọng và đồ điện tử tiêu dùng. Điểm chung của họ là mong muốn cung cấp một sản phẩm nhẹ và mạnh mẽ với thiết kế sáng tạo, thường là tùy chỉnh.

Sản phẩm chính xác & Điện tử

In 3D có thể tạo ra các bộ phận titan có thành rất mỏng, phức tạp và phức tạp. Vì lý do đó, nó có thể được áp dụng trong in các sản phẩm điện tử chính xác cao như đồng hồ, điện thoại,… Vào năm 2023, nhà sản xuất điện thoại thông minh Honor đã giới thiệu Magic V2 gập mới có nắp lẫy bản lề được in bằng công nghệ in 3D vật liệu titan. Phiên bản này nhẹ hơn phiên bản nhôm trước đó và cứng hơn 150%. Công ty cho biết mảnh titan nhỏ này, có thể in 3D với số lượng hàng chục nghìn, là chìa khóa giúp sản phẩm có thể gấp và mở ra một cách bền bỉ và mượt mà.

Cấy ghép y tế & nha khoa

Trong ngành y tế, cấy ghép titan in 3D đã được ứng dụng thành công trên các ứng dụng cột sống, hông, đầu gối và tứ chi. Đây là nhờ vào khả năng tương thích sinh học vốn có của kim loại và các đặc tính cơ học tốt kết hợp với khả năng điều chỉnh cấu trúc xốp của in 3D – cho phép tích hợp xương – và tùy chỉnh khối lượng cho kết quả bệnh nhân tốt hơn.

Cấy ghép titan in 3D đang đạt được cả sự chấp thuận của ngành y tế. Bởi vì hầu hết các thiết bị cấy ghép y tế được sản xuất để bao phủ cho nhiều nhóm người có cùng tình trạng, nên chúng không phù hợp lý tưởng cho tất cả mọi người. Những người mắc các bệnh hiếm gặp thường bị bỏ rơi. Giờ đây, với công nghệ in 3D, người ta có thể sản xuất các bộ phận cấy ghép được thiết kế dành riêng cho từng bệnh nhân.

Sản xuất xe đạp

Công nghệ in 3D vật liệu titan gần như phổ biến trong những chiếc xe đạp hiệu suất cao ngày nay. Đó là phương tiện mà mỗi ounce trọng lượng và độ bền cao là điều tối quan trọng. Được sử dụng trong tay quay, tay cầm, thân, móc treo derailleur và thậm chí cả khung hoàn chỉnh, titan đang chứng tỏ độ bền như nhôm và nhẹ như sợi carbon mà không gặp phải thách thức nào về tính bền vững của sợi carbon.
Gần đây, nhà sản xuất xe đạp Carbon Wasp đã trình bày ngừng sử dụng nhôm và sợi carbon và chuyển sang sử dụng titan in 3D cho tay quay mới nhất của mình. “Chúng tôi đã nghĩ ra đủ mọi cách sáng tạo để kẹp các tay quay vào trục hộp số mà không kẹp vào sợi carbon nhưng luôn cần bao gồm một số miếng chèn kim loại…, nhưng không gặp vấn đề gì với việc liên kết các miếng lót với carbon.” Sau một số nguyên mẫu, Carbon Wasp phát hiện ra rằng tay quay titan chứa đầy lưới in 3D nhẹ như carbon nhưng bền hơn ở những khu vực dễ bị va chạm.

Nói về khung xe, nhà sản xuất xe đạp Angel Cycle Works 3D in toàn bộ khung titan thành một mảnh nhẹ. Nó giúp thời gian di chuyển được rút ngắn và cho phép các thiết kế xe đa dạng hơn. Chiếc hyperbike in 3D của hãng nhẹ hơn 400g so với các phiên bản trước. Quy trình in tạo điều kiện cho độ dày thành mỏng hơn, dẫn đến khung nhẹ hơn (chỉ hơn 1kg) và chắc chắn hơn mà không có điểm áp lực .

Hàng không vũ trụ

Trong ngành hàng không vũ trụ, một số bộ phận được sản xuất bồi đắp bằng vật liệu titan đang được sử dụng cho mục đích thương mại và quân sự, cùng với nhiều nguyên mẫu khác đang được chứng nhận FAA. Công nghệ in 3D vật liệu titan được đánh giá cao nhờ tỷ lệ “buy-to-fly” thấp – một thuật ngữ hàng không vũ trụ đề cập đến mối tương quan giữa trọng lượng của vật liệu ban đầu và trọng lượng của bộ phận được in.

Sản xuất công nghiệp

Chuyển sang titan in 3D vì một lý do hoàn toàn khác, nhà sản xuất chất bán dẫn ASML hiện có khay chứa titan (được sử dụng để sản xuất wafer) được in 3D thay vì rèn, giúp tiết kiệm 64% nguyên liệu thô và được giao nhanh hơn. Norsk Titanium, một công ty sản xuất bồi đắp kim loại đã sử dụng nền tảng lắng đọng năng lượng định hướng (DED), Norsk đang in các phôi dạng gần dạng lưới nặng 80 kg (khoảng 176 pound) — được sử dụng để sản xuất tấm bán dẫn — từ Ti64.

Ngay cả Hải quân Hoa Kỳ cũng đang chuyển sang sử dụng titan in 3D để tiết kiệm thời gian, tiền bạc và loại bỏ sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng nước ngoài. Không có năng lực trong nước để sản xuất các vật đúc titan lớn cần thiết cho máy bơm ly tâm hiệu suất cao, Hải quân đang gặp khó khăn với thời gian thực hiện dài và chuỗi cung ứng khai thác nguyên liệu thô titan có chi phí cao và nhiều carbon. Nhưng chẳng bao lâu nữa, với các đối tác nội địa mới IperionX về bột titan tái chế và Carver Pump để sản xuất bồi đắp, Hải quân sẽ có khả năng giảm đáng kể thời gian sản xuất các bộ phận quan trọng, tăng tính sẵn có của thiết bị và tái lập chuỗi cung ứng kim loại titan quan trọng của Hoa Kỳ một cách bền vững.

GE Additive và giải pháp in 3D kim loại vật liệu titan

AIE là đại diện phân phối độc quyền của GE Additive tại Việt Nam cho các sản phẩm máy in 3D kim loại, vật liệu in, phần mềm và các dịch vụ chính hãng. GE Additive cung cấp titan và hợp kim titan cho dòng máy in 3D SLM Concept Laser.

Với khả năng kinh tế và kỹ thuật cao, tới nay GE Additive đã trở thành công ty hàng đầu thế giới về cung cấp, chuyển giao công nghệ trong sản xuất bồi đắp. GE Additive cung cấp công nghệ thiêu kết kim loại trực tiếp bằng laser và công nghệ thiêu kết bằng chùm tia điện tử, cũng như các dịch vụ tư vấn Addworks, phần mềm và bột hợp kim.

Để tìm hiểu thêm về máy in 3D kim loại từ GE Additive, hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được tìm ra giải pháp phù hợp nhất cho lĩnh vực của bạn.