چاپ سه بعدی فلزی در حال تغییر در تولید در بسیاری از صنایع است. آلیاژ های تیتانیوم و آلومینیوم از مهمترین مواد مورد استفاده در این زمینه هستند. آنها برای هوافضا، خودرو،و استفاده های پزشکیاین مقاله به تیتانیوم و آلومینیوم برای چاپ سه بعدی نگاه می کند و نقاط خوب، مشکلات و کاربردهای اصلی آنها را نشان می دهد.
تیتانیوم برای چاپ سه بعدی
نکات خوب در مورد آلیاژ های تیتانیوم
تیتانیوم دارای قدرت بالا، وزن کم و زنگ زدن آسان نیست. این ویژگی ها باعث می شود که در صنایع سخت بسیار مفید باشد.
- وزن سبک:تیتانیوم تقریباً نصف وزن فولاد ضد زنگ را دارد، بنابراین برای چیزهایی که باید سبک باشند مناسب است.
- قدرت بالا:آلیاژ های تیتانیوم به اندازه فولاد قوی هستند اما وزن کمتری دارند.
- زنگ نميزنهتیتانیوم حتی در مکان های خشن مانند اسید و آب شور هم خوب باقی می ماند.
- ایمنی برای بدن:می تواند به طور ایمن برای قطعات پزشکی مانند مفاصل مصنوعی و کاشت دندان استفاده شود.
مشکلات تیتانیوم در چاپ سه بعدی
- قیمت بالا:مواد و کار تیتانیوم بیشتر از سایر فلزات هزینه دارد.
- چاپ سخت:تيتانيوم در زمان چاپ بايد به دقت کنترل شود، بنابراین به ماشين هاي خوب و کارگران ماهر نياز دارد.
انواع متداول تیتانیوم برای چاپ سه بعدی
- Ti6Al-4V (درجه 5):این ترکیب تیتانیوم است که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. این ترکیب قوی و طولانی است. اغلب در هواپیماها و قطعات پزشکی استفاده می شود.
- Ti6Al-4V (درجه ۲۳):این مانند درجه 5 است، اما بیشتر برای موارد پزشکی استفاده می شود زیرا در بدن بسیار ایمن است.
- Ti Beta 21S:این ماده قوی تر از مخلوط های تیتانیوم معمولی است و به راحتی تجزیه نمی شود.
- Cp-Ti (درجات 1 و 2):این تیتانیوم خالص است که در مواد پزشکی و کارخانه ای استفاده می شود جایی که نیاز به زنگ زدن ندارد.
- TA15:این تیتانیوم بسیار قوی است که در هواپیماها و موتورها استفاده می شود چون حتی در هنگام بسیار گرم خوب باقی می ماند.
استفاده از چاپ 3D تیتانیوم
- هواپیمای:تیغه های موتور، قاب ها و قطعات پشتیبان
- پزشکي:قسمت هاي خاص استخوان و دندان
- ماشين ها:قطعات ماشین های سریع که باید قوی اما سبک باشند.
آلومینیوم برای چاپ سه بعدی
نکات خوب در مورد آلیاژ آلومینیوم
مردم از آلومينيوم خيلي استفاده مي کننچاپ سه بعدیچون سبک، قوی و خوب با گرما است.
- وزن سبک:آلومینیوم بسیار کمتر از فولاد وزن دارد، بنابراین برای چیزهایی که باید سبک باشند، خوب است.
- قدرت خوب برای وزنش:برخی از مخلوط های آلومینیوم به اندازه برخی فولادها قوی هستند.
- خوب با گرما:آلومینیوم در سینک های حرارتی و جعبه هایی برای الکترونیک استفاده می شود که در آن حرارت نیاز به حرکت دارد.
- از مواد به خوبی استفاده می کند:چاپ سه بعدی مواد را کمی به کمی اضافه می کند، بنابراین زباله کمتری وجود دارد.
مشکلات آلومینیوم در چاپ سه بعدی
- به راحتی واکنش نشان میدهد:مخلوط های آلومینیومی می توانند در هنگام چاپ با اکسیژن مخلوط شوند، بنابراین این می تواند چاپ را بد نشان دهد.
- کار اضافه اي لازم داره:بعد از چاپ، قطعات آلومینیومی اغلب نیاز به درمان حرارتی و ماشینکاری دارند تا آنها را بهتر کنند.
انواع رایج آلومینیوم برای چاپ سه بعدی
- AlSi10Mg:بسیاری از مردم از این مخلوط استفاده می کنند زیرا قوی است اما می تواند خم شود.
- Al2139:این آلومینیوم بسیار قوی است که در هواپیماها و ماشین ها استفاده می شود. نیروی هوایی ایالات متحده و ایرباس از آن استفاده می کنند.
- سری Al 7000:این ها به خاطر قوی بودن و دوام طولانی شناخته می شوند. آنها در هواپیماها و ماشین ها استفاده می شوند.
- Al 6061 و Al 7075:6061 برای بسیاری از چیزها استفاده می شود، اما 7075 قوی تر است و در جایی که همه چیز باید خیلی خوب کار کند استفاده می شود.
- A2011:این آلومینیوم با مس مخلوط شده است. این قوی است و در جابجایی چیزها استفاده می شود که قوی بودن اما سبک بودن مهم است.
استفاده از چاپ سه بعدی آلومینیوم
- هواپیمای:قطعات سبک که چیز ها را نگه می دارند، و همچنین قطعات موتور.
- ماشين ها:پستون های قوی، گیربکس ها و قطعات کمک کننده به حرکت ماشین
- الکترونیک:قطعاتي که به حرکت گرما کمک ميکنن و جعبه ها
تيتانيوم در مقابل آلومينيوم: چگونه آنها را مقایسه کنید
| ویژگی | تیتان | آلومینیوم |
| وزن | به اندازه فولاد سنگین نیست اما از آلومینیوم سنگین تر است | خیلی سبک |
| قدرت | قوی تر از آلومینیوم و قوی تر از فولاد | قوي به خاطر اين که چقدر سبک است |
| مقاومت در برابر خوردگی | خیلی خوب، حتی در مکان های بد هم خوب باقی می ماند | خوبه، اما از تيتانيوم کمتره |
| رسانایی حرارتی | باشه | خیلی خوبه |
| سازگاری زیستی | خیلی امن، برای قطعات پزشکی خوبه | امن نیست، برای قطعات پزشکی استفاده نمی شود |
| هزینه | گرون | هزینه های کمتر |
| چاپ آسان | به ماشين هاي خوب نياز داره | چاپش از تيتانيوم آسون تره |
چگونه تیتانیوم و آلومینیوم چاپی سه بعدی را بسازیم؟
مردم از تیتانیوم و آلومینیوم به عنوان پودر برای چاپ سه بعدی استفاده می کنند.
- ساخت پلازما:پلاسمای بسیار داغ فلز را به یک پودر کوچک حل می کند.
- تولید گاز:فلز داغ توسط گاز (آرگون یا هلیوم) به قطعات کوچک شکسته می شود.
برایچاپ سه بعدی غیر مستقیم، پودر فلز نیاز بهگرمایشبعد از چاپ. این یعنی گرم کردن قطعه تا تقریبا ذوب شود تا جامد شود، بنابراین با سوراخ های کمی قوی است.
روش اسپری سرد
اسپری سرد یکی دیگر از روش هایی است که پودر فلزی بدون ذوب شدن به چیزی می چسبد. این باعث می شود که فلز از تغییر شکل در اثر گرما جلوگیری کند و نیازی به هوای خاص در اطراف آن ندارد.
چگونگی استفاده صنایع از تیتانیوم و آلومینیوم در چاپ سه بعدی
صنعت هواپیما
- تیتانیوم:استفاده می شود در قطعات هواپیما مانند موتورهای جت. بوئینگ از تیتانیوم چاپ سه بعدی برای قطعات در 787 Dreamliner برای صرفه جویی در پول و مواد استفاده می کند.
- آلومینیوم:بوئینگ داره سعي ميکنهچاپ سه بعدی آلومینیوم، با استفاده از آلومینیوم ویژه ای که بیشتر ترک نمی کند. این به هواپیما کمک می کند سوخت کمتری مصرف کند و وزن کمتری داشته باشد.
صنعت خودرو
- تیتانیوم:در قطعات خودروهای مسابقه ای استفاده می شود که باید بسیار قوی و طولانی باشند.
- آلومینیوم:از آن در ساخت خودرو استفاده می شود. پورشه 3D پیستون های آلومینیومی قوی را برای GT2 RS چاپ می کند تا عملکرد بهتری داشته باشد.
صنعت پزشکی
- تیتانیوم:بهترین برای قطعات پزشکی چون در بدن امن است، قوی است و زنگ نمی خورد.
- آلومینیوم:ازش زیاد استفاده نمیشه چون در بدن امن نیست
پایان: کدام فلز برای چاپ سه بعدی بهتر است؟
انتخاب تيتانيوم يا آلومينيوم به چيزي که نياز داريد بستگی داره:
- از تيتانيوم استفاده کنيدوقتی به چیزی قوی نیاز دارید که زنگ نزند و در بدن امن باشد برای هواپیماها، وسایل پزشکی و قسمت هایی که باید خیلی خوب کار کنند خوب است
- از آلومينيوم استفاده کنوقتی به چیزی سبک نیاز دارید، ارزان تر، و با گرما خوب است. برای ماشین ها، هواپیماها و الکترونیک ها خوب است.
هر دو فلز در آینده برای چاپ سه بعدی مفید خواهند بود، زیرا روش های جدید استفاده از آنها را در کارخانه ها آسان تر و بهتر می کند.