टाइटेनियम 3डी प्रिंटिंग गाइड

टाइटेनियम एडिटिव विनिर्माण में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली धातुओं में से एक है और इसका व्यापक रूप से एयरोस्पेस, संयुक्त प्रतिस्थापन और सर्जिकल उपकरण, रेसिंग और साइकिल फ्रेम, इलेक्ट्रॉनिक्स और अन्य उच्च-प्रदर्शन उत्पादों में उपयोग किया जाता है।
टाइटेनियम और टाइटेनियम-आधारित मिश्र धातु उच्च यांत्रिक शक्ति, उच्च शक्ति-से-वजन अनुपात और स्टेनलेस स्टील की तुलना में बेहतर संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करते हैं। यह सामग्री रॉकेट और विमानों को हल्का बना सकती है, जिससे ईंधन की बचत होगी और पेलोड क्षमता में वृद्धि होगी। यह स्मार्टफोन और वीआर ग्लास जैसे इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों को भी हल्का बना सकता है। यही बात चिकित्सा प्रत्यारोपण के लिए भी लागू होती है। इसके अलावा, यदि आप टाइटेनियम के अंतर्निहित गुणों को 3डी प्रिंटिंग की अनूठी क्षमताओं के साथ जोड़ते हैं, तो फायदे कई गुना बढ़ जाते हैं।
3डी मुद्रित टाइटेनियम भाग: जीई एडिटिव के कूल्हे के जोड़, सियाकी के पंखे के ब्लेड, आर्कम डार्कर के रॉकेट टिप्स, 3डी सिस्टम के टाइटेनियम जाली घटक, ईओएस के टाइटेनियम स्टेंट, जेनिथ टेक्निका के सर्जिकल स्पाइनल प्रत्यारोपण।
3डी प्रिंटिंग तकनीक इस महंगी धातु को कम कच्चे माल की खपत और कम स्क्रैप के साथ अधिक कुशलता से बना सकती है। एक तीव्र प्रोटोटाइप तकनीक के रूप में, धातु 3डी प्रिंटिंग आमतौर पर भाग बनाने के लिए आवश्यक सामग्री की मात्रा और अपेक्षाकृत कम समर्थन संरचना का उपयोग करती है।
3डी प्रिंटिंग वजन कम करने के लिए आंतरिक चैनल, खोखले या जाली से भरे हिस्सों जैसे जटिल डिजाइनों को भी सक्षम बनाती है, जो किसी अन्य निर्माण विधि से संभव नहीं है। क्योंकि किसी सांचे या उपकरण की आवश्यकता नहीं होती है, टाइटेनियम 3डी प्रिंटिंग तकनीक लागत प्रभावी ढंग से रोगी-विशिष्ट प्रत्यारोपण, प्रोटोटाइप और अनुसंधान उपकरण जैसे अनूठे हिस्से बना सकती है।
3डी मुद्रित टाइटेनियम के विनिर्माण, स्वास्थ्य देखभाल, अंतरिक्ष अन्वेषण और अन्य क्षेत्रों में कई अनुप्रयोग हैं। आइए देखें कि टाइटेनियम एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग और इसके वर्तमान अनुप्रयोगों के लिए इतना उपयुक्त क्यों है।
1. 3डी प्रिंटिंग टाइटेनियम मिश्र धातु का अनुप्रयोग
3डी प्रिंटिंग बहुत पतली दीवार वाले, जटिल टाइटेनियम भागों का निर्माण कर सकती है, यही कारण है कि इसका उपयोग घड़ी के केस बनाने के लिए किया जाता है, जैसे कि यहां चित्रित पनेराई और होल्थिनरिक्स घड़ियां, जिनके बारे में अफवाह है कि वे ऐप्पल वॉच अल्ट्रा का हिस्सा हैं।
2023 में, स्मार्टफोन निर्माता ऑनर ने एक नया फोल्डिंग फोन मैजिक V2 लॉन्च किया, जिसमें 3D प्रिंटेड टाइटेनियम मिश्र धातु हिंज कवर का उपयोग किया गया है, जो पिछले एल्यूमीनियम मिश्र धातु संस्करण की तुलना में हल्का और 150% मजबूत है। कंपनी का दावा है कि टाइटेनियम धातु के इस छोटे टुकड़े को 3डी प्रिंटिंग तकनीक के माध्यम से हजारों टाइटेनियम धातु शीटों में मुद्रित किया जा सकता है, जो उत्पाद के लंबे समय तक चलने और सुचारू रूप से फोल्ड होने और खुलने की कुंजी भी है।
चिकित्सा एवं दंत प्रत्यारोपण

चिकित्सा उद्योग में, धातु की जैव अनुकूलता और अच्छे यांत्रिक गुणों के साथ-साथ छिद्रपूर्ण संरचना को अनुकूलित करने के लिए 3 डी प्रिंटिंग की क्षमता के कारण रीढ़, कूल्हे, घुटने और अंगों के जोड़ों में 3 डी मुद्रित टाइटेनियम प्रत्यारोपण का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है (ऑसियोइंटीग्रेशन प्राप्त करें) ) और बड़े पैमाने पर अनुकूलन, जिससे रोगियों के लिए बेहतर उपचार परिणाम सामने आए।
3डी मुद्रित टाइटेनियम प्रत्यारोपण नियामक अनुमोदन और मांग में वृद्धि प्राप्त कर रहे हैं। चूँकि अधिकांश चिकित्सा प्रत्यारोपण एक ही स्थिति वाले लोगों के एक बड़े समूह के लिए बनाए जाते हैं, इसलिए वे सभी के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं। दुर्लभ बीमारियों वाले लोगों को अक्सर बाहर रखा जाता है। अब, 3डी प्रिंटिंग तकनीक के साथ, विशेष रूप से व्यक्तिगत रोगियों के लिए डिज़ाइन किए गए प्रत्यारोपण का उत्पादन करना संभव है।
2023 में, यूनाइटेड किंगडम में एक सर्जन ने पहले से टूटी हुई कलाई की हड्डी की विकृति को ठीक करने के लिए रोगी-विशिष्ट 3डी प्रिंटेड टाइटेनियम प्लेटों का उपयोग करके एक ही दिन में कलाई की चार सर्जरी कीं। नॉर्थ मिडलैंड्स के यूनिवर्सिटी हॉस्पिटल्स में हाथ और कलाई की सर्जरी के लिए सलाहकार आर्थोपेडिक सर्जन और क्लिनिकल लीड डॉ. अक्षय मल्होत्रा ​​ने कहा, "एक बार यह योजना प्रक्रिया पूरी हो जाने के बाद, कस्टम-निर्मित प्लेटों को टाइटेनियम पाउडर का उपयोग करके मुद्रित किया जाता है, फिर परीक्षण किया जाता है, यूके भेजा जाता है और सर्जरी की तैयारी के लिए जिला अस्पताल में नसबंदी की गई।
2022 में, भारत में मणिपाल अस्पताल के डॉक्टरों को एक कैंसर रोगी का सामना करना पड़ा, जिसका ट्यूमर उसकी पसलियों को नष्ट कर रहा था, इसलिए उन्होंने 3डी प्रिंटेड टाइटेनियम का सहारा लिया। सामान्यतया, इस स्तर के प्रत्यारोपण मानव शरीर के लिए बहुत भारी होते हैं, लेकिन चूंकि टाइटेनियम हल्का और मजबूत होता है, इसलिए 250 ग्राम से कम वजन वाले रोगी-विशिष्ट प्रतिस्थापनों को 3डी प्रिंट करना संभव है। 3डी प्रिंटेड इम्प्लांट की सफलता के लिए धन्यवाद, मरीज पूरी तरह से ठीक हो गया और सांस लेने में मदद करने के लिए बाहरी मशीनों पर निर्भर हुए बिना अपने सामान्य जीवन में लौट आया।
रोगी-अनुरूप 3डी-मुद्रित टाइटेनियम टैलस हड्डियों का उपयोग करके टखने की हड्डी प्रतिस्थापन सर्जरी के परीक्षण में, रोगियों ने सकारात्मक परिणाम की सूचना दी। हड्डी प्रतिस्थापन का मतलब है कि रोगियों को पूरी तरह से टखने के प्रतिस्थापन की आवश्यकता नहीं है। टैलस रोगी की एक बहुत ही विशिष्ट शारीरिक विशेषता है, जिसके लिए रोगी के सीटी स्कैन डेटा के आधार पर डिज़ाइन किए गए एक अद्वितीय 3डी भाग की आवश्यकता होती है।
अमेरिकी खाद्य एवं औषधि प्रशासन ने 2023 में बड़ी संख्या में 3डी मुद्रित टाइटेनियम प्रत्यारोपण को मंजूरी दी है, जिसमें मुख्य रूप से रीढ़ की हड्डी के प्रत्यारोपण शामिल हैं।
रेस्टोर3डी का पहला ऑल-मेटल (टाइटेनियम) 3डी प्रिंटेड एंकल आर्थ्रोप्लास्टी रोगी-विशिष्ट उपकरण 2023 में स्वीकृत किया जाएगा।
SurGenTec के पोस्टीरियर 3डी प्रिंटेड टाइटेनियम सैक्रोइलियक ज्वाइंट फ्यूजन सिस्टम टिलिंक-पी को 2023 में मंजूरी दी जाएगी।
रीढ़ को सहारा देने के लिए फ़्लोस्पाइन का 3डी प्रिंटेड इम्प्लांट, ट्राई-लार्गो सर्वाइकल स्पाइन सिस्टम, 2023 में FDA अनुमोदन प्राप्त करने के लिए तैयार है।
एमिनेंट स्पाइन के 3डी सर्वाइकल इंटरबॉडी फ्यूजन सिस्टम (3डी प्रिंटेड टाइटेनियम कॉन्फ़िगरेशन) को 2023 में एफडीए अनुमोदन प्राप्त होगा।
चॉइसस्पाइन के टाइटेनियम ब्लैकहॉक टीआई 3डी प्रिंटेड सर्वाइकल स्पेसर सिस्टम को 2023 में एफडीए अनुमोदन प्राप्त होगा।
कोरलिंक के साइबर टीआई सैक्रोइलियक ज्वाइंट फ्यूजन सिस्टम (पोरस, नैनोसरफेस, 3डी प्रिंटेड टाइटेनियम इम्प्लांट) को 2023 में एफडीए अनुमोदन प्राप्त होगा।
बाइक
3डी प्रिंटेड टाइटेनियम आज की प्रदर्शन बाइक में लगभग आम है, जहां प्रत्येक औंस वजन मायने रखता है और उच्च शक्ति महत्वपूर्ण है। क्रैंक, ब्रेक लीवर, स्टेम, डिरेलियर हैंगर और यहां तक ​​कि पूर्ण फ्रेम में उपयोग किया जाने वाला टाइटेनियम कार्बन फाइबर की स्थिरता चुनौतियों के बिना एल्यूमीनियम जितना मजबूत और कार्बन फाइबर जितना हल्का साबित हुआ है।
हाल ही में, बाइक निर्माता कार्बन वास्प ने विस्तार से बताया कि वह अपने नवीनतम आफ्टरमार्केट क्रैंक आर्म्स बनाने के लिए 3डी प्रिंटिंग टाइटेनियम के पक्ष में एल्यूमीनियम और कार्बन फाइबर को क्यों छोड़ रहा है।
फुल फ्रेम की बात करते हुए, बाइक निर्माता एंजेल साइकिल वर्क्स का कहना है कि उसने एक हल्के घटक में एक ऑल-टाइटेनियम फ्रेम को 3डी प्रिंट किया है, जो दौड़ के समय से महत्वपूर्ण सेकंड कम करता है और नए डिजाइन ज्यामिति को सक्षम बनाता है। इसकी नई सुपरबाइक, जिसे हेवेन कहा जाता है, पिछले संस्करण की तुलना में 400 ग्राम हल्की है। इस साल पायलट द्वारा लॉन्च किया गया एक और ऑल-टाइटेनियम मिश्र धातु फ्रेम को पायलट सेरेन कहा जाता है। रोड बाइक का फ्रेम पूरी तरह से टाइटेनियम से 3डी प्रिंटेड है (तीन भागों में विभाजित)। कंपनी का कहना है कि 3डी प्रिंटिंग टाइटेनियम उसे सवार की पसंद के अनुसार बाइक को अनुकूलित करने की अनुमति देता है, और फ्रेम को किसी पेंट या कोटिंग की आवश्यकता नहीं होती है।
एयरोस्पेस उद्योग में, वर्तमान में वाणिज्यिक और सैन्य उपयोग में कई टाइटेनियम-आधारित रैपिड प्रोटोटाइप हिस्से हैं, और कई अन्य प्रोटोटाइप एफएए द्वारा प्रमाणित होने की प्रक्रिया में हैं। 3डी प्रिंटिंग टाइटेनियम अपने कम "बाय-टू-फ्लाई अनुपात" के लिए बेशकीमती है, एक एयरोस्पेस शब्द जो शुरुआती सामग्री के वजन और मुद्रित भाग के वजन के बीच संबंध को संदर्भित करता है।
प्राइमस एयरोस्पेस, स्टारहेगन एयरोस्पेस और ज़ेडा जैसे एयरोस्पेस, रक्षा और अंतरिक्ष बाजारों में विशेषज्ञता वाले कई अनुबंध निर्माताओं ने टाइटेनियम भाग प्रोटोटाइप और अंतिम भागों का उत्पादन करने में सक्षम 3 डी प्रिंटर में निवेश किया है।

2023 में, जीकेएन एयरोस्पेस ने टेक्सास में अपने नए वैश्विक प्रौद्योगिकी केंद्र के हिस्से के रूप में 3डी प्रिंटिंग टाइटेनियम विमान संरचनाओं के लिए एक विशाल 3डी प्रिंटिंग सेल बनाने की योजना की घोषणा की। सेल 3 नामक प्रिंटर, पांच मीटर लंबे टाइटेनियम हिस्से बना सकता है।
उत्पादन
सेमीकंडक्टर निर्माता एएसएमएल ने पूरी तरह से अलग कारणों से 3डी प्रिंटिंग टाइटेनियम की ओर रुख किया। अब इसके टाइटेनियम कैरियर ट्रे प्रीफॉर्म (वेफर उत्पादन में प्रयुक्त) जाली के बजाय 3डी मुद्रित होते हैं, जिससे 64% कच्चे माल की बचत होती है। और इसे तेजी से वितरित किया जाता है। डायरेक्टेड एनर्जी डिपोजिशन (DED) प्लेटफॉर्म का उपयोग करने वाली मेटल एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग कंपनी Norsk टाइटेनियम, Ti64 के साथ 80 किलोग्राम (लगभग 176 पाउंड) नेट-शेप प्रीफॉर्म (सेमीकंडक्टर वेफर उत्पादन में प्रयुक्त) प्रिंट कर रही है।
नॉर्स्क ने डच पार्टनर हिटटेक ग्रुप के साथ प्रीफॉर्म विकसित किया और नॉर्स्क के अनुसार, इसका उपयोग एएसएमएल की लिथोग्राफी प्रणालियों में किया जाता है। ASML, जो नीदरलैंड में भी स्थित है, पिछले कुछ वर्षों में चिप की कमी के बीच दुनिया की सबसे चर्चित कंपनियों में से एक रही है। विशेष रूप से, एएसएमएल दुनिया की एकमात्र चरम पराबैंगनी (ईयूवी) लिथोग्राफी मशीन के उत्पादन के लिए जाना जाता है।
यहां तक ​​कि अमेरिकी नौसेना ने भी समय और पैसा बचाने और विदेशी आपूर्ति श्रृंखलाओं पर निर्भरता खत्म करने के लिए 3डी मुद्रित टाइटेनियम को अपनाना शुरू कर दिया है। उच्च-प्रदर्शन केन्द्रापसारक पंपों के लिए आवश्यक बड़े टाइटेनियम कास्टिंग के निर्माण की घरेलू क्षमताओं के बिना, नौसेना को लंबे समय तक काम करने और उच्च लागत, कार्बन-सघन टाइटेनियम कच्चे माल का उपयोग करने वाली आपूर्ति श्रृंखला का सामना करना पड़ा। लेकिन जल्द ही, तेजी से प्रोटोटाइप निर्माण के लिए पुनर्नवीनीकरण टाइटेनियम पाउडर और कार्वर पंप कंपनी का उत्पादन करने के लिए नए घरेलू भागीदारों IperionX कंपनी के साथ सहयोग करके, नौसेना प्रमुख भागों के वितरण चक्र को काफी कम करने, उपकरण की उपलब्धता में सुधार करने और अमेरिका के महत्वपूर्ण निर्माण को स्थायी रूप से पुन: चक्रित करने में सक्षम होगी। टाइटेनियम आपूर्ति श्रृंखला।