Prášek pro 3D tisk z titanu
titanový 3d tiskový prášek je pevný a lehký konstrukční kov, který nachází široké uplatnění v aditivní výrobě v leteckém, lékařském, automobilovém a průmyslovém odvětví. Prášky ze slitin titanu, jako je Ti-6Al-4V, umožňují 3D tisk složitých dílů, které poskytují vysokou pevnost spolu s odolností proti korozi a biokompatibilitou.
Nízké MOQ
Poskytněte nízké minimální množství objednávky, abyste splnili různé potřeby.
OEM a ODM
Poskytujte přizpůsobené produkty a designové služby, které splňují jedinečné potřeby zákazníků.
Přiměřená zásoba
Zajistěte rychlé zpracování objednávek a poskytněte spolehlivé a efektivní služby.
Spokojenost zákazníků
Poskytujte vysoce kvalitní produkty s jádrem spokojenosti zákazníků.
sdílet tento produkt
Obsah
Přehled
Titan je pevný a lehký konstrukční kov, který nachází široké uplatnění v aditivní výrobě v leteckém, lékařském, automobilovém a průmyslovém odvětví. Prášky ze slitin titanu, jako je Ti-6Al-4V, umožňují 3D tisk složitých dílů, které mají vysokou pevnost, odolnost proti korozi a biokompatibilitu.
Selektivní laserové tavení (SLM) a tavení elektronovým svazkem (EBM) mohou zpracovávat jemný titanový prášek na plně husté součásti se složitým designem, který není proveditelný obráběním nebo odléváním. Tento průvodce se zabývá složením slitin Ti, údaji o vlastnostech, aplikacemi, parametry tiskáren a dodavateli, kteří využívají výhod kovového 3D tisku.
Složení titanových tiskových prášků
Slitiny titanu se skládají především z titanu a dalších legujících prvků, jako je hliník, vanad, železo, molybden a další, které zlepšují specifické vlastnosti. Mezi nejběžnější druhy titanu pro AM patří:
| Slitina | Ti Obsah | Klíčové legující prvky |
|---|---|---|
| Ti-6Al-4V | Bal. 88%+ | Hliník 6%, vanad 4% |
| Ti-6Al-4V ELI | Bal. 89%+ | Hliník 6%, vanad 4% |
| Ti 6242 | Bal. | Hliník 6%, molybden 2% |
| Ti64 | Bal. 90% | Hliník 6%, vanad 4% |
- Ti-6Al-4V (třída 5) je nejoblíbenější titanová slitina, jejíž pevnost je dána stabilizací +Al a srážkovým kalením +V. Varianta s extra nízkým obsahem intersticiálů (ELI) má vysokou tažnost.
- Slitina Ti 6242 nahrazuje část vanadu, aby byla vhodnější pro biokompatibilní ortopedické implantáty vyžadující osteointegraci.
- Stopové prvky, jako je železo, kyslík, dusík a uhlík, jsou minimalizovány, protože jejich přítomnost nad stanovenou mez negativně ovlivňuje mechanické vlastnosti.
Vlastnosti kovových titanových tiskových prášků
Mezi klíčové vlastnosti materiálu, které činí slitiny titanu atraktivními pro letadla a zdravotnické výrobky, patří:
| Vlastnictví | Ti-6Al-4V | Ti-6Al-4V ELI |
|---|---|---|
| Hustota | 4,43 g/cm3 | 4,43 g/cm3 |
| Bod tání | 1604-1660°C | 1650°C |
| Pevnost v tahu | 895-975 MPa | 860-965 MPa |
| Mez kluzu (posun 0,2%) | 825-869 MPa | 795-827 MPa |
| Prodloužení | 10-16% | >15% |
| Youngův modul | 114 GPa | 105 GPa |
| Tepelná vodivost | 7,0 W/m-K | 7,2 W/m-K |
| Elektrický odpor | 170-173 μΩ-cm | 198 μΩ-cm |
- Díky vysoké pevnosti v poměru k nízké hustotě (polovina oceli) jsou titanové součásti lehčí. Pevností překonává běžné hliníkové slitiny a zároveň se vyhýbá problémům s korozí.
- Dostatečně tvárné pro tváření za studena. Varianty s extra nízkým obsahem intersticiálů, jako je Ti64 ELI, dále zvyšují prodloužení.
- Tavení přesahuje 1600 °C. Dobře si zachovává vlastnosti při teplotě 400-500 °C.
- Tepelná a elektrická vodivost je poměrně nízká, aby se zabránilo jiskření a izolovalo se teplo.
Aplikace kovových 3D tištěných dílů z titanu
Aerospace
- Konstrukční držáky draku, žebra, oběžná kola a kování
- Odlehčené skříně turbodmychadel a výměníky tepla
- Konformní chladicí kanály integrované do turbínových sekcí proudových motorů
- Rámy UAV/dronů na míru odpovídající komponentům
Lékařské a zubní služby
- Ortopedické implantáty kolen, kyčlí, páteře a čelistí, jako jsou acetabulární košíčky.
- Zubní abutmenty pro korunky a můstky
- Přizpůsobené desky pro rekonstrukci lebky podle anatomie pacienta
Automobilový průmysl
- Držáky skříně motoru a součásti zavěšení
- Konformní chlazení s těsným obrysem integrované do vstřikovacích forem
- Lehké rotory brzdových kotoučů se složitou geometrií proudění vzduchu
Parametry procesu 3D tisku titanu
Klíčové parametry při použití titanového prášku v procesech tavení v práškovém loži:
Nastavení LPBF
| Parametr | Rozsah |
|---|---|
| Výkon laseru (W) | 170-380W |
| Rychlost skenování (mm/s) | 700-1100 mm/s |
| Velikost paprsku (μm) | 75-115 μm |
| Výška vrstvy (μm) | 20-75 μm |
| Rozteč poklopů (μm) | 80-160 μm |
| Stínicí plyn | Argon |
Nastavení EBM
| Parametr | Rozsah |
|---|---|
| Výkon paprsku (W) | 3 kW |
| Rychlost paprsku (mm/s) | Až 8 m/s |
| Velikost paprsku (mm) | 0.2-0.4 |
| Výška vrstvy (mm) | 0.05-0.2 |
| Teplota sestavení (°C) | 650-800°C |
LPBF vyžaduje podpůrné konstrukce, zatímco EBM vytváří kov bez pomoci. ≥99% hustota je dosažena po odlehčení napětí a izostatickém lisování za tepla. Minimální tloušťky stěn dosahují obvykle 100-150 mikronů.
Dodavatelé titanových tiskových prášků
Přední společnosti zabývající se výrobou kovů certifikovaly titanové prášky pro aditivní procesy:
| Společnost | Nabízená třída Ti | Morfologie | Velikost částic |
|---|---|---|---|
| AP&C | Ti-6Al-4V, Ti64 ELI | Plazmová atomizace, sférická | 15-53 mikronů |
| Tekna | Ti-6Al-4V, Ti 6242 | Rozprašování plazmou | 15-45 mikronů |
| Přísada pro tesaře | Ti-6Al-4V, Ti 6242 | Rozprášený plyn | 10-45 mikronů |
| Práškové kovy ATI | Ti-6Al-4V | Rozprašování plazmou | 10-45 mikronů |
| Sandvik Osprey | Ti6Al4V, Ti 6242, Ti64 ELI | Rozprašovaný plyn, sférický | 15-100 mikronů |
Náklady na titanové tiskové prášky
Titanový prášek jako vyspělá lehká slitina pro vysoce výkonné aplikace je velmi ceněný:
- Ceny materiálu se pohybují od $200 do $500 za kg.
- Vlastní slitiny s menší velikostí částic a vysokou čistotou dále zvyšují náklady.
- Recyklovaný prášek je levnější za předpokladu dobré tekutosti
Následné zpracování titanových 3D tištěných dílů
Po vytištění se titanové komponenty podrobí:
Odstranění podpory - Opatrně oddělte podpěry pomocí EDM řezání, kde je to možné, odlomte menší prvky.
Odstraňování stresu - Jemné tepelné zpracování celé stavební desky na 650 °C po dobu 2 hodin v argonu, které snižuje zbytková napětí.
Izostatické lisování za tepla - Proces HIP při 920 °C a 100 MPa po dobu 3 hodin pro uzavření vnitřních dutin >99% hustota
Řešení Ošetření - Namáčení při teplotě 705 °C po dobu 1 hodiny a následné ochlazení na vzduchu a ve vodě pro vytvoření požadované mikrostruktury.
Obrábění - CNC frézování kritických styčných ploch pro splnění požadavků na rozměrovou toleranci
Tryskání + leptání kyselinou - Kuličkování oxidu hlinitého a následné leptání kyselinou pro vyčištění povrchů
Testování kvality - Potvrzení, že chemismus, mikrostruktura, kvalita jednotlivých vrstev a mechanické vlastnosti odpovídají specifikacím.
Standardy pro 3D tisk z titanu
| Standard | Název | Organizace |
|---|---|---|
| ASTM F2924 | Standardní specifikace pro aditivní výrobu titanu-6 hliníku-4 vanadu s fúzí v práškovém loži | ASTM |
| ASTM F3001 | Standardní specifikace pro aditivní výrobu titan-6 hliník-4 vanad ELI (Extra Low Interstitial) s fúzí v práškovém loži | ASTM |
| AMS 2801 | Tepelné zpracování dílů ze slitiny titanu | SAE International |
| AMS 2879 | Proces plynové atomizace Ti prášek | SAE |
| AMS 700 | Analytické postupy a zkušební metody pro prášky a výrobky práškové metalurgie | SAE |
Budoucí výhled pro tisk z práškového lože s použitím titanu
Zatímco letecký průmysl je v současné době hnací silou poptávky díky významné konsolidaci dílů a úsporám hmotnosti, zavádění titanového AM se bude s klesajícími náklady zrychlovat v automobilovém průmyslu, sportovních potřebách a dalších spotřebitelských odvětvích. Mezi další aplikace tištěných materiálů patří:
Aerospace - Větší a plně tištěné primární konstrukce, jako jsou lopatky turbín a budoucí části kabin pro cestující, využívající silné stránky v oblasti složitosti konstrukce, konsolidace sestavy dílů a odolnosti proti korozi.
Biomedicína- Větší množství protéz a implantátů přizpůsobených pacientům, jako jsou páteřní klece přizpůsobené anatomii s mřížkovými vnitřními částmi, které podporují vrůstání tkání, což umožňuje biokompatibilita titanu a jeho schopnost vázat se na kost.
Automobilový průmysl - Odlehčené komponenty zavěšení, podvozku a hnacího ústrojí, jako jsou ojnice a klikové hřídele, a vysoce výkonné ventily a písty, které jsou odolné proti únavě a zvýšeným teplotám.
Ropa a plyn - Tělesa ventilů a vrtné nástroje využívající výhod odolnosti proti korozi v horkém kyselém prostředí obsahujícím sirovodík a chloridy. Architektura přizpůsobená pro maximalizaci průtoku.
Spotřební zboží - Sportovní vybavení na míru, jako jsou rámy jízdních kol a hlavy golfových holí, odpovídající profilům jednotlivých osob. Využívá vysokou pevnost v poměru k hmotnosti a flexibilitu tvarů; čeká se na plnější přijetí a snížení nákladů.
Průvodce kupujícího pro 3D tiskárny s titanovým práškovým ložem
Mezi klíčové aspekty tiskárny patří:
Přesnost - přísná kontrola a kalibrace bazénu taveniny pro konzistenci mechanických vlastností ve velkých celcích.
Inertní atmosféra - vysoce čistý argon kritický s reaktivním titanovým materiálem, který zabraňuje kontaminaci kyslíkem, dusíkem a dusíkem
Automatizace - systémy pro manipulaci s práškem, které minimalizují expozici a usnadňují nepřetržitou výrobu.
Chytrý software - speciální strategie skenování přizpůsobující se tepelné historii
Mezi přední modely patří:
- 3D Systems DMP Factory 500
- Aditivní laser GE Xline 2000R
- Systém EOS M 400-4 se 4 lasery
- Laserový stroj Renishaw RenAM 500 Quad
Srovnání nákladů: Aditivní výroba titanu vs. obrábění
| Nákladové hledisko | Výroba přísad | CNC obrábění |
|---|---|---|
| Náklady na materiál | $200-$500 za kg | $100-$150 za kg |
| Práce | ~2-3x delší doba výroby | Rychlejší doba zpracování |
| Využití zařízení | ~$50 za hodinu tisku | $70-$200 za hodinu CNC stroje |
| Poměr nákupů a letů | Efektivní využití 1:1 | Ztráty materiálu až 20:1 |
| Celkové náklady dnes | $150-$1000 za kg | $50-$200 za kg |
| Prognóza budoucí výroby | $50-$150 za kg | Žádné narušení se neočekává |
Aditivní výroba dnes stojí 2-10krát více než konvenční obrábění titanu v závislosti na množství nákupu a očekávané kvalitě, ale nabízí větší svobodu při navrhování.
S rostoucí produktivitou AM a schvalováním stále většího počtu komponentů pro koncové použití v různých průmyslových odvětvích se předpokládané náklady stávají konkurenceschopnými vůči obrábění díky výraznému odlehčení a konsolidaci dílů - prokázáno bylo snížení hmotnosti až o 65%.
Dopad na životní prostředí: 3D tisk kovů ve srovnání s obráběním
| Metrika udržitelnosti | Aditivní výroba kovů | CNC obrábění kovů |
|---|---|---|
| Spotřeba energie | HIGH - Selektivní přísun paprsků bod po bodu | Nižší energetická náročnost |
| Efektivita materiálů | Téměř čistý tvar, velmi málo odpadu | Až 90% materiálů vyplýtvaných při odečítání skladových tyčí |
| Znovupoužitelnost | 90%+ regenerace prášku, recyklovaný | Kovové čipy nemají cesty pro opětovné použití |
| Emise CO2 | Nižší spotřeba energie na hotový díl | Srovnatelně více emisí uhlíku pro stejnou složku |
Navzdory vysoké lokální spotřebě energie umožňuje AM výrazné úspory materiálů díky optimalizovaným lehkým konstrukcím a opětovnému použití prášku, což minimalizuje dopad na životní prostředí na systémové úrovni.
Nejčastější dotazy k 3D tisku na kovovém práškovém loži
Otázka: Jaká distribuce velikosti částic se doporučuje pro titanové prášky používané v AM?
Odpověď: Většina titanových prášků pro 3D tisk má velikost částic od 15 mikronů do 45 mikronů. Některé distribuce dosahují až 105 mikronů. Klíčová je vysoká schopnost toku prášku a hustota balení.
Otázka: Jaká metoda následného zpracování se používá ke zlepšení hustoty titanových dílů po vytištění na hodnotu blízkou 100%?
Odpověď: K úplnému uzavření vnitřních dutin a mikroporozity v titanových tištěných dílech po odstranění podpěr je nezbytné lisování celé 3D tištěné konstrukční desky za tepla při teplotě kolem 920 °C a tlaku 100 MPa po dobu více než 3 hodin.
Otázka: Má slitina titanu Ti-6Al-4V dobrou svařitelnost pro následné zpracování kovových 3D tištěných dílů?
Odpověď: Ano, titan třídy 5 Ti 6-4 nabízí vynikající kompatibilitu při svařování metodami TIG a laserem pro spojování složitých tištěných sestav nebo pro zajištění vodotěsnosti díky nízkému obsahu kyslíku - mnohem lépe než nerezová ocel. Stále je nutné správné stínění.
Otázka: V jakém odvětví je největší poptávka po aditivní výrobě kovů ze slitin titanu?
Odpověď: Letecký a kosmický sektor v současné době spotřebovává více než 50% titanové aditivní výrobní kapacity díky vysoce hodnotným konstrukčním aplikacím, které výrazně těží ze snížení hmotnosti díky optimalizovaným topologickým návrhům a konsolidaci konvenčně montovaných součástí.
Otázka: Je u titanových dílů vyrobených metodou power bed fusion vyžadováno dodatečné tepelné zpracování?
Odpověď: Ano, odlehčení napětí, izostatické lisování za tepla, úprava roztokem a stárnutí jsou nezbytné tepelné úpravy pro 3D tištěné titanové součásti, aby se dosáhlo rozměrové stability, mikrostrukturální transformace a optimálních mechanických vlastností, jako je tvrdost, pevnost v tahu a mez kluzu.
Otázka: Které složení titanové slitiny je vhodnější pro lékařské implantáty - Ti64 nebo Ti6242?
Odpověď: Zatímco Ti6Al4V i Ti6242 jsou biokompatibilní tištěné implantáty odpovídající anatomii pacienta, ortopedi dávají přednost slitině s nižším obsahem vanadu kvůli obavám z osteointegrace, která brání růstu kosti, takže Ti6242 se používá častěji.
Získejte nejnovější cenu
O společnosti Xmetto
kategorie produktů
ŽHAVÁ SLEVA
KONTAKTUJTE NÁS
Nějaké otázky? Pošlete nám zprávu hned teď! Po obdržení vaší zprávy obsloužíme vaši žádost s celým týmem.
