3डी प्रिंटेड टाइटेनियम के गुणों के बारे में जानें

1. टाइटेनियम धातु को समझें
शुद्ध टाइटेनियम का उपयोग आमतौर पर इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में नहीं किया जाता है, लेकिन आमतौर पर घुटने और कूल्हे के प्रत्यारोपण जैसे घटकों के लिए बायोमेडिकल बाजार में इसका उपयोग किया जाता है। टाइटेनियम-आधारित मिश्र धातु - नियंत्रित धातु रचनाओं का मिश्रण जो विशिष्ट यांत्रिक गुण प्रदान करते हैं - उन उद्योगों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं जिनके लिए बहुत विशिष्ट भाग गुणों की आवश्यकता होती है। धातु सामग्री आपूर्तिकर्ताओं ने लंबे समय से निर्माताओं को कास्टिंग के लिए टाइटेनियम प्रदान किया है, और अब वे तेजी से प्रोटोटाइप निर्माण के लिए विशेष रूप से तैयार किए गए टाइटेनियम पाउडर की पेशकश भी शुरू कर रहे हैं।
एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए टाइटेनियम
ग्रेड 5 टाइटेनियम 6Al-4V एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला टाइटेनियम मिश्र धातु है, जो इसे एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव और सैन्य क्षेत्रों में प्रोटोटाइप और कार्यात्मक भागों के लिए एक आदर्श सामग्री बनाता है। यह जटिल ज्यामिति और सटीकता के साथ भागों के निर्माण के साथ-साथ उत्पादन टूलींग के लिए भी एक उत्कृष्ट सामग्री है।

ग्रेड 23 टाइटेनियम 6Al-4V एक बायोकम्पैटिबल मिश्र धातु है जिसका उपयोग आमतौर पर चिकित्सा प्रत्यारोपण और प्रोस्थेटिक्स में किया जाता है।
बीटा 21S ग्रेड टाइटेनियम की ताकत पारंपरिक टाइटेनियम मिश्र धातुओं जैसे Ti{1}}Al{2}}V से अधिक है, और इसका ऑक्सीकरण प्रतिरोध और रेंगना प्रतिरोध भी Ti{{3} जैसे पारंपरिक टाइटेनियम मिश्र धातुओं से बेहतर है। }वी-3करोड़. ग्रेड 21 टाइटेनियम में सभी टाइटेनियम मिश्र धातुओं की तुलना में सबसे कम हाइड्रोजन अवशोषण दक्षता है। यह आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण और एयरोस्पेस इंजन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है। ऑर्थोडॉन्टिक्स में बीटा टाइटेनियम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
ग्रेड 1 और 2 सीपी-टीआई (शुद्ध टाइटेनियम) का मानव शरीर के साथ जैव अनुकूलता के कारण चिकित्सा क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
BT20 एक निकट-अल्फा टाइटेनियम मिश्र धातु है जिसमें एल्यूमीनियम और ज़िरकोनियम योजक होते हैं। BT20 से बने घटकों में उच्च विशिष्ट शक्ति, उच्च भार-वहन क्षमता और तापमान प्रतिरोध होता है, इसलिए उनका उपयोग विमान और इंजन निर्माण में भारी-भरकम घटकों के लिए किया जा सकता है।
2. टाइटेनियम को 3डी प्रिंट कैसे करें
विभिन्न प्रकार की धातु 3डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकियां हैं जिनका उपयोग टाइटेनियम-आधारित मिश्र धातुओं को संसाधित करने के लिए किया जा सकता है, लेकिन सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला पाउडर बेड फ्यूजन प्रक्रिया (लेजर पाउडर बेड फ्यूजन, इलेक्ट्रॉन बीम पाउडर बेड फ्यूजन) है जो टाइटेनियम पाउडर का उपयोग करता है।
कंसल्टिंग फर्म एम्पॉवर की एक रिपोर्ट के अनुसार, "अधिकांश टाइटेनियम एएम पार्ट्स पाउडर बेड तकनीक का उपयोग करके निर्मित होते हैं।" पाउडर बेड फ्यूजन तकनीक का उपयोग एयरोस्पेस और रेसिंग के साथ-साथ चिकित्सा प्रत्यारोपण के लिए हल्के घटकों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, जबकि बाइंडर जेटिंग तकनीक का उपयोग आमतौर पर किया जाता है। टाइटेनियम से छोटे चिकित्सा उपकरणों का उत्पादन करें।"
3डी मुद्रित टाइटेनियम की विशेषताएं
दोनों पाउडर बेड प्रक्रियाओं में, सबसे महत्वपूर्ण सवाल यह है कि मुद्रण प्रक्रिया के दौरान सामग्री की सूक्ष्म संरचना कैसे विकसित होती है, और ऊर्जा घनत्व और स्थानांतरित गर्मी सामग्री जाली के साथ कैसे बातचीत करती है। यह इंटरैक्शन कच्चे माल तक पहुंचाए गए लेजर या इलेक्ट्रॉन बीम के समय-निर्भर तापमान प्रोफ़ाइल में परिलक्षित होता है।
3डी प्रिंटिंग टाइटेनियम धातु को बहुआयामी और जटिल थर्मल प्रसंस्करण चक्रों से जोड़ती है, जिससे सामग्री के यांत्रिक गुणों पर असर पड़ता है। चूंकि प्रत्येक प्रिंटर अलग है, सामग्री अलग-अलग है, और फाइन-ट्यूनिंग की गुंजाइश बड़ी है, इसलिए उनके बीच रुझानों और संबंधों की पहचान करना मुश्किल हो सकता है। इस क्षेत्र में हाल ही में बहुत सारे शोध हुए हैं, और अधिकांश अध्ययन 3डी मुद्रित टाइटेनियम भागों की बेहतर संरचनात्मक अखंडता की ओर इशारा करते हैं।

मार्च 2021 में, मेटल 3डी प्रिंटर निर्माता एमईएलडी मैन्युफैक्चरिंग ने डेटा जारी कर पुष्टि की कि इसकी प्रक्रिया द्वारा उत्पादित टाइटेनियम प्रिंटिंग फोर्जिंग सामग्री के लिए एएसटीएम और एएमएस मानकों की आवश्यकताओं को पूरा करता है।
डेटा को नेशनल सेंटर फ़ॉर मैन्युफैक्चरिंग साइंसेज (NCMS), आर्मी रिसर्च लेबोरेटरी (ARL), और एडवांस्ड मैन्युफैक्चरिंग, मैटेरियल्स और प्रोसेसेस (AMMP) प्रोग्राम के सहयोग से Ti{0}}Al{{1} का उपयोग करके विकसित किया गया था। }V (Ti64) सामग्री, जिसे ASTM 5 स्तर के रूप में भी जाना जाता है) परीक्षण के लिए तैयार की गई।
इन आंकड़ों से पता चलता है कि सभी अक्षों (मुद्रित परत के माध्यम से जेड दिशा सहित) में मुद्रित सामग्री की उपज ताकत, अंतिम तन्यता ताकत और बढ़ाव एएसटीएम मानकों द्वारा निर्दिष्ट न्यूनतम आवश्यकताओं से अधिक है।
यूएस एफडीए-अनुमोदित टाइटेनियम-आधारित 3डी मुद्रित सर्जिकल प्रत्यारोपण की संख्या लगातार बढ़ रही है क्योंकि चिकित्सा निर्माता तेजी से अपनी उत्पादन क्षमताओं में एडिटिव विनिर्माण प्रौद्योगिकियों को अपना रहे हैं।