3D baskı teknolojisinin hızla ilerlemesiyle birlikte, 3D baskı sarf malzemeleri, özellikle 3D baskı metal tozuda hızla gelişmektedir. Bu, özellikle dikkate değer olan titanyum tozu ve titanyum alaşım tozu, titanyum alüminyum alaşım tozu vb. kullanımını içerir.
Küresel titanyum alaşım tozu en yaygın kullanılan metal tozu 3D baskıda malzeme. Bu nedenle, bu makale küresel titanyum alaşımı tozları hazırlamanın çeşitli yöntemlerine ve gelecekteki uygulamalarına ilişkin bir bakış açısına odaklanacaktır.
Titanyum alaşımı düşük yoğunluğa, yüksek mukavemete, iyi korozyon direncine ve yüksek erime noktasına vb. sahiptir. Katmanlı üretim teknolojisi için en yaygın kullanılan metallerden biridir ve havacılık, uzay, otomotiv ve biyoteknoloji alanlarında yapısal parçalar olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.
Titanyum Alaşım Tozunun Hazırlanması
Ayrıca 3D baskıdaki ana teknolojilerden biri olduğunu da biliyoruz, Seçici Lazer Eritme (SLM), küçük, hassas ve karmaşık parçaların üretimi için uygundur. Bu teknik, titanyum alaşımı tozunun dar bir parçacık boyutuna ihtiyaç duyar ve tozun yüksek derecede küreselliğini, saflığını ve akışkanlığını gerektirir.
Vakum İnert Gaz Atomizasyonu (VIGA), Elektrot İndüksiyon Gaz Atomizasyonu (EIGA), Plazma Dönen Elektrot İşlemi (PREP), Plazma Atomizasyonu (PA) ve Plazma Sferoidizasyonu (PS) gibi birkaç yaygın toz hazırlama yöntemini karşılaştırdıktan sonra PREP ekipmanının kullanım gereksinimlerini karşılamak için iyi küresellik, akışkanlık ve saflığa sahip titanyum alaşımı tozu üretebileceğini biliyoruz.
Plazma Dönen Elektrot Prosesi (PREP), küresel titanyum alaşım tozlarının hazırlanması için en yaygın yöntemlerden biridir. Prensip, kendi kendini tüketen bir elektrot olarak bir titanyum alaşım çubuğu kullanmak ve elektrodu kademeli olarak eritmek için plazma bir ısı kaynağı olarak kullanılırken elektrodu yüksek hızda döndürmektir.
Geleneksel döner elektrot yöntemi (REP), metal atomizasyonu sırasında aşınabilen ve toza bir safsızlık bileşeni olarak girebilen bir tungsten elektrot kullanır.
1985 yılında Kuzeybatı Demir Dışı Metaller Enstitüsü Çin'deki ilk PREP ekipmanını bağımsız olarak tasarladı ve geliştirdi.
Kullandıkları PREP için hazırlık süreci, yüksek hızda dönen elektrotun (hammadde) yüksek saflıkta inert atmosferin koruması altında plazma arkı tarafından eritilmesi ve erimiş metalin büyük merkezkaç kuvveti ile dışarı atılarak inert atmosfer tarafından atomize edilmesi ve soğuk odanın iç duvarına temas ettiğinde küresel tozlar halinde yoğunlaşmasıdır.
Bu teknoloji ve sistemi kullanarak, yüksek toz küreselliği (% 90'ın üzerinde), düşük gözeneklilik ve uydu tozları elde edebiliriz. Bu da ihtiyacımız olan titanyum alaşım tozunun gereksinimlerini tamamen karşılıyor.
Titanyum Alaşımlı Toz Uygulaması
Yukarıda belirtildiği gibi, titanyum alaşım tozları çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır, bu nedenle burada sadece referans için bazılarını listeleyeceğiz.
Titanyum alaşımı tıp alanında eklem implantları, protezler vb. yapmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Titanyum alaşımlarının yüksek işlenebilirliği nedeniyle, geleneksel tasarımlardan uzak bireysel farklılıklar elde edilebilir ve böylece tıbbi cihazların uyarlanabilirliği artırılabilir. Ayrıca 3D baskılı titanyumun kısa işleme döngüsü, kemik tümörleri gibi hastalıkları olan hastalar için uzun vadeli etkilere sahiptir.
Titanyum ve titanyum alaşımlarının yüksek mukavemet, yüksek sıcaklık ve korozyon direnci, havacılık ve uzay sektörüne yeni girmelerini sağlamış ve son yıllarda 3D baskı teknolojisinin geliştirilmesi ve uygulanmasıyla hızla benimsenmiştir. Havacılıkta titanyum ve titanyum alaşımları sıradan malzemelere göre daha hafif, daha güçlü ve daha sünektir. Korozyon direnci de onu deniz ve uçak uygulamaları için giderek daha rekabetçi hale getirmektedir.
3D baskı için önemli bir sarf malzemesi olan titanyum alaşımlarının havacılık, otomotiv ve biyomedikal endüstrilerinde uygulanması ve geliştirilmesi, 3D baskı teknolojisinin gelişimini de yönlendirmiştir.
Türkiye'nin Kalkınma Beklentileri Titanyum Alaşımlı Toz
Bazıları tarafından Dördüncü Teknolojik Devrim olarak tanımlanan katmanlı üretim, sektör tarafından akıllı üretimdeki en ileri ve umut verici teknolojik gelişmelerden biri olarak görülüyor ve metalik malzemelerin baskı sarf malzemeleri olarak geliştirilmesi buna karşılık olarak hızla büyüdü.
Danışmanlık şirketi SmarTech'e göre, metal tozlarının katmanlı üretimine yönelik küresel pazarın 2024 yılına kadar 11 milyar ABD dolarına ulaşacağı tahmin ediliyor.
Titanyum ve titanyum alaşımları, mükemmel mukavemet ve toklukları, korozyon direnci, düşük yoğunlukları ve biyouyumlulukları nedeniyle havacılık, otomotiv, biyomedikal ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve pazar talebi çok umut vericidir.
Plazma teknolojisinin uygulanması ve geliştirilmesi, titanyum alaşımı tozunun hazırlanması için teknik destek sağlar.
Plazma döner elektrot işlemi, elektrot hızı ve elde edilen tozun kaba partikül boyutu gibi faktörlerle sınırlı olsa da, bazı toz yapma ekipmanı araştırma enstitüleri bu sorunu çözmek için çalışmaktadır.
Plazma döndürme ekipmanının geliştirilmesi ve teşvik edilmesiyle, 3D baskı alanında titanyum ve titanyum alaşımı tozunun maliyeti kademeli olarak azalacak ve ayrıca eklemeli üretim alanında metal tozunun geniş uygulamasını teşvik edecektir.
3D baskının gelecekte hayatımızı daha birçok alanda değiştireceğine ve titanyum alaşım tozunun hazırlanması ve geliştirilmesinin bu süreci derinden etkileyeceğine inanmak için nedenlerimiz var.
