Een nieuwe technologie die een bedreiging vormt voor bestaande productiepraktijken. Als additieve fabricage echter op grote schaal moet worden toegepast, moet rekening worden gehouden met het corrosiegedrag van onderdelen voor additieve fabricage.
Er is de afgelopen decennia een grote invloed geweest op de verbetering van printtechnologieën, waaronder uiterst betrouwbare lasers, goedkope HPC-hardware en -software. Metaal 3D-printen heeft onlangs aandacht gekregen in vergelijking met andere productiemethoden vanwege de bijzondere voordelen bij het maken van metalen producten.
Laten we als voorbeeld legeringen op basis van titanium nemen. Omdat titanium een breed scala aan industriële toepassingen voor hoogwaardige onderdelen combineert met hoge verwerkingskosten, lange doorlooptijden voor hardgieten en conventionele verwerking, hebben titanium en titaniumlegeringen veel aandacht getrokken op het gebied van additieve fabricagetechnologie. Van de titaniumlegeringen is Ti6Al4V het meest gebruikte materiaal voor veel technische onderdelen en biomedische implantaten.
Het materiaal is zeer buigzaam en corrosiebestendig. Deze eigenschappen maken het uitstekend geschikt voor gebruik in verschillende industrieën. Er zijn verschillende voordelen aan het gebruik van 3D-geprint titanium.
Het gebruik van titanium en 3D-geprinte componenten in ruimtevaarttoepassingen helpt vaak om de inkooptarieven te verlagen. Het verband tussen het gewicht van het oorspronkelijk gekochte materiaal en het gewicht van het eindproduct is een uitdrukking die afkomstig is uit de lucht- en ruimtevaartindustrie.
Bij normale productie kan de koop-/verkoopverhouding voor vliegtuigonderdelen van titanium bijvoorbeeld variëren van 12:1 tot 25:1. Dit suggereert dat er 12-25 kg grondstoffen nodig is om 1 kg componenten te vervaardigen. Tot 90 procent van het materiaal kan in deze situatie worden behandeld.
Metaal 3D-printen heeft het potentieel om de titaniumverhouding te verlagen van 3:1 naar 12:1. Dit komt door het feit dat metalen 3D-printers vaak alleen de hoeveelheid materiaal gebruiken die nodig is om het item te maken en de structuur te behouden met minimale verspilling. Het is belangrijker om de inkoopkosten te verlagen dan te sparen voor dure materialen zoals titanium.
Door topologie-optimalisatie kan additief printen ook de lichtgewicht eigenschappen van titanium verbeteren. Ingenieurs gebruiken software voor topologie-optimalisatie om criteria zoals belasting- en stijfheidsbeperkingen te bieden, en laten vervolgens de softwaretools het oorspronkelijke ontwerp optimaliseren om aan die specificaties te voldoen.
Door deze optimalisatie kunt u alle vreemde materialen uit het ontwerp verwijderen, wat resulteert in een lichtgewicht maar sterk onderdeel. Topologie-geoptimaliseerde ontwerpen kunnen doorgaans alleen worden gemaakt met behulp van additieve fabricagetechnologieën.
Dit voordeel is vooral waardevol in de lucht- en ruimtevaartsector, waar lichtgewicht 3D-geprinte titaniumcomponenten gewicht kunnen besparen en de prestaties van vliegtuigen kunnen verbeteren. Ondanks de vele voordelen van 3D-printen met titanium, zijn er bepaalde nadelen waarmee rekening moet worden gehouden.
1. De eerste is de eis voor de ontwikkeling van normen voor het gebruik van titanium met behulp van additieventechnologie. Sommige bedrijven zijn al begonnen met het nemen van maatregelen in deze richting.
2. De hoge kosten van titaniumpoeder zijn de tweede barrière. Titaniumpoeder dat is ontworpen voor 3D-printen, kost bijvoorbeeld tussen $ 300 en $ 600. Titanium 3D-printen is in populariteit toegenomen in de lucht- en ruimtevaart-, farmaceutische en auto-industrie.
De belangrijkste reden is de betere prestatie van titanium, gecombineerd met het vermogen om verspilling bij 3D-printen te elimineren en tegelijkertijd gecompliceerde en lichtgewicht vormen te creëren.
Titanium 3D-printen zal in de toekomst een aantrekkelijke productiekeuze worden voor een breed scala aan sectoren naarmate de titaniumkosten dalen en er nieuwe toepassingen worden geïdentificeerd.
