مع التقدم السريع في تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، أصبحت مستهلكات الطباعة ثلاثية الأبعاد ، على وجه الخصوص المسحوق المعدني للطباعة ثلاثي الأبعاد، تتطور أيضًا بسرعة. يتضمن ذلك استخدام مسحوق التيتانيوم ومسحوق سبائك التيتانيوم ، ومسحوق سبائك التيتانيوم والألومنيوم ، وما إلى ذلك ، وهو أمر جدير بالملاحظة بشكل خاص.
مسحوق سبائك التيتانيوم الكروي هو الأكثر استخدامًا مسحوق المعادن مادة في الطباعة ثلاثية الأبعاد. لذلك ، ستركز هذه المقالة على عدة طرق لإعداد مساحيق كروية من سبائك التيتانيوم وإلقاء نظرة على التطبيقات المستقبلية لها.
تتميز سبائك التيتانيوم بكثافة منخفضة ، وقوة عالية ، ومقاومة جيدة للتآكل ، ونقطة انصهار عالية ، وما إلى ذلك. إنها واحدة من أكثر المعادن شيوعًا في تكنولوجيا التصنيع المضافة ، وتستخدم على نطاق واسع كأجزاء هيكلية في مجالات الطيران والفضاء ، السيارات والتكنولوجيا الحيوية.
تحضير مسحوق سبائك التيتانيوم
نعلم أيضًا أن إحدى التقنيات الرئيسية في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، ذوبان الليزر الانتقائي (SLM) ، مناسب لتصنيع الأجزاء الصغيرة والدقيقة والمعقدة. تحتاج هذه التقنية إلى حجم جسيم ضيق من مسحوق سبائك التيتانيوم وتتطلب درجة عالية من كروية ونقاء وسيولة المسحوق.
يمكننا أن نعرف أن معدات PREP يمكنها إنتاج مسحوق سبائك التيتانيوم مع كروية جيدة وسيولة ونقاء لتلبية متطلبات استخدامها بعد مقارنة العديد من طرق تحضير المسحوق الشائعة ، مثل التفريغ الغازي الخامل (VIGA) ، الانحلال بالغاز التعريفي الكهربائي (EIGA) ) ، عملية القطب الكهربي الدوارة للبلازما (PREP) ، الانحلال بالبلازما (PA) وتكوير البلازما (PS).
تعد عملية القطب الكهربي الدوار للبلازما (PREP) واحدة من أكثر الطرق شيوعًا لتحضير مساحيق سبائك التيتانيوم الكروية. المبدأ هو استخدام قضيب من سبائك التيتانيوم كقطب كهربائي ذاتي الاستهلاك والحفاظ على دوران القطب الكهربائي بسرعة عالية بينما يتم استخدام البلازما كمصدر حرارة لصهر القطب تدريجيًا.
تستخدم طريقة القطب الدوار التقليدية (REP) قطبًا كهربائيًا من التنجستن ، والذي يمكن أيضًا أن يتآكل أثناء ترذيذ المعدن ويدخل المسحوق كمكون شوائب.
في عام 1985 ، قام معهد نورث ويست للمعادن غير الحديدية بتصميم وتطوير أول معدات PREP في الصين.
عملية التحضير لـ PREP التي يستخدمونها هي أن القطب الكهربائي الدوار عالي السرعة (مادة خام) يتم صهره بواسطة قوس البلازما تحت حماية الغلاف الجوي الخامل عالي النقاء ، ويتم التخلص من المعدن المنصهر بواسطة قوة طرد مركزي كبيرة ليتم تفتيته عن طريق الجو الخامل وتكثيفها في مساحيق كروية عند ملامستها للجدار الداخلي للغرفة الباردة.
باستخدام هذه التقنية والنظام ، يمكننا الحصول على مسحوق كروي عالي (أكثر من 90%) ومسامية منخفضة ومساحيق ساتلية. وهو ما يلبي تمامًا متطلبات مسحوق سبائك التيتانيوم الذي نحتاجه.
تطبيق مسحوق سبائك التيتانيوم
كما ذكرنا سابقًا ، تُستخدم مساحيق سبائك التيتانيوم في مجموعة واسعة من التطبيقات ، لذلك سنقوم بإدراج بعضها هنا كمرجع فقط.
تُستخدم سبائك التيتانيوم على نطاق واسع في المجال الطبي لعمل غرسات المفاصل ، والأطراف الصناعية ، وما إلى ذلك. نظرًا لإمكانية التشغيل الآلي العالية لسبائك التيتانيوم ، يمكن تحقيق الفروق الفردية بعيدًا عن التصميمات التقليدية ، وبالتالي تحسين قدرة الأجهزة الطبية على التكيف. كما أن دورة المعالجة القصيرة للتيتانيوم المطبوع ثلاثي الأبعاد لها آثار طويلة المدى على المرضى الذين يعانون من أمراض مثل أورام العظام.
جعلت القوة العالية ودرجة الحرارة المرتفعة ومقاومة التآكل من التيتانيوم وسبائك التيتانيوم من الوافدين الجدد إلى قطاع الطيران وتم تبنيها بسرعة في السنوات الأخيرة مع تطوير وتطبيق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. في الفضاء ، تعتبر سبائك التيتانيوم والتيتانيوم أخف وأقوى وأكثر مرونة من المواد العادية. كما أن مقاومته للتآكل تجعله قادرًا على المنافسة بشكل متزايد في التطبيقات البحرية والطائرات.
باعتبارها مادة مستهلكة مهمة للطباعة ثلاثية الأبعاد ، فإن تطبيق وتطوير سبائك التيتانيوم في صناعات الطيران والسيارات والصناعات الطبية الحيوية قد أدى أيضًا إلى تطوير تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.
آفاق التنمية مسحوق سبائك التيتانيوم
يعرفه البعض بالثورة التكنولوجية الرابعة ، فإن الصناعة المضافة تعتبر بالفعل على نطاق واسع من قبل الصناعة على أنها واحدة من أكثر التطورات التكنولوجية المتقدمة والواعدة في التصنيع الذكي ، وتطوير المواد المعدنية حيث نمت المواد الاستهلاكية للطباعة بسرعة استجابة لذلك.
وفقًا للاستشارات SmarTech ، من المتوقع أن يصل السوق العالمي للتصنيع الإضافي لمساحيق المعادن إلى 1 تيرابايت 2 تيرابايت 11 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2024.
تُستخدم سبائك التيتانيوم والتيتانيوم على نطاق واسع في مجالات الطيران ، والسيارات ، والطب الحيوي ، وغيرها من المجالات نظرًا لقوتها وصلابتها الممتازة ، ومقاومة التآكل ، والكثافة المنخفضة ، والتوافق الحيوي ، والطلب في السوق واعد للغاية.
يوفر تطبيق وتطوير تقنية البلازما الدعم الفني لإعداد مسحوق سبائك التيتانيوم.
على الرغم من أن عملية القطب الكهربائي الدوارة للبلازما مقيدة بعوامل مثل سرعة القطب وحجم الجسيمات الخشنة للمسحوق الذي تم الحصول عليه ، فإن بعض المعاهد البحثية لمعدات صنع المسحوق تعمل على حل هذه المشكلة.
مع تطوير وترويج معدات تدوير البلازما ، سيتم تخفيض تكلفة مسحوق التيتانيوم وسبائك التيتانيوم في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد تدريجياً ، كما ستعمل على تعزيز التطبيق الواسع للمسحوق المعدني في مجال تصنيع المواد المضافة.
لدينا سبب للاعتقاد بأن الطباعة ثلاثية الأبعاد ستغير حياتنا في العديد من المجالات الأخرى في المستقبل ، وسيؤثر إعداد وتطوير مسحوق سبائك التيتانيوم بشكل كبير على هذه العملية.
