الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن تغير التصنيع في العديد من الصناعات. سبائك التيتانيوم والألومنيوم هي بعض من أهم المواد المستخدمة في هذا المجال.واستخدامات طبيةهذه المقالة تنظر إلى التيتانيوم والألومنيوم للطباعة ثلاثية الأبعاد وتظهر نقاطها الجيدة والمشاكل والاستخدامات الرئيسية.
التيتانيوم للطباعة ثلاثية الأبعاد
الأشياء الجيدة عن سبائك التيتانيوم
التيتانيوم له قوة عالية، وزنه منخفض، ولا يصدأ بسهولة. هذه الخصائص تجعله مفيدًا جدًا في الصناعات الصعبة.
- وزن خفيف:يزن التيتانيوم حوالي نصف وزن الفولاذ المقاوم للصدأ، لذلك هو جيد للأشياء التي تحتاج إلى أن تكون خفيفة.
- قوة عالية:سبائك التيتانيوم قوية مثل الفولاذ لكنها أقل وزناً
- لا تتصدأالتيتانيوم يبقى جيد حتى في الأماكن القاسية، مثل الحمض والماء المالح.
- آمن للجسم:يمكن استخدامه بأمان لأجزاء طبية، مثل المفاصل المزيفة وزرع الأسنان.
مشاكل التيتانيوم في الطباعة ثلاثية الأبعاد
- السعر المرتفعمواد التيتانيوم والعمل يكلف أكثر من المعادن الأخرى.
- من الصعب طباعتها:التيتانيوم يحتاج إلى مراقبة دقيقة جدا عند الطباعة، لذلك يحتاج إلى آلات جيدة وعمال مهرة.
أنواع شائعة من التيتانيوم للطباعة ثلاثية الأبعاد
- الـ Ti6Al-4V (الدرجة 5):هذا هو خليط التيتانيوم الأكثر استخداماً. إنه قوي ودائم. وغالباً ما يستخدم في الطائرات والأجزاء الطبية.
- الـ Ti6Al-4V (الدرجة 23):هذا مثل الدرجة الخامسة، ولكنه يستخدم في الغالب للأشياء الطبية لأنه آمن جداً في الجسم.
- (تاي بيتا 21S):هذا أقوى من خليط التيتانيوم العادي ولا يتحلل بسهولة. يستخدم في أجزاء العظام وأجزاء الطائرة.
- Cp-Ti (الدرجات 1 و 2):هذا التيتانيوم النقي يستخدم في الأدوات الطبية والمصانع حيث لا يحتاج إلى الصدأ.
- TA15:هذا التيتانيوم قوي جداً يستخدم في الطائرات والمحركات لأنه يبقى جيداً حتى عندما يكون حاراً جداً.
استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد من التيتانيوم
- الطائرات:شفرات المحركات، الإطارات، وأجزاء الدعم
- طبية:أجزاء عظام وأجزاء أسنان خاصة
- السيارات:قطع غيار للسيارات السريعة التي تحتاج إلى أن تكون قوية ولكن خفيفة.
الألومنيوم للطباعة ثلاثية الأبعاد
أشياء جيدة عن سبائك الألومنيوم
الناس يستخدمون الألومنيوم كثيرا فيالطباعة ثلاثية الأبعادلأنه خفيف، قوي، و جيد مع الحرارة.
- وزن خفيف:الألومنيوم يزن أقل بكثير من الفولاذ، لذلك هو جيد للأشياء التي تحتاج إلى أن تكون خفيفة.
- قوة جيدة لوزنها:بعض خليطات الألومنيوم قوية مثل بعض الفولاذ.
- جيد مع الحرارة:يستخدم الألومنيوم في أجهزة غسيل الحرارة وصناديق الإلكترونيات حيث يحتاج الحرارة إلى الانتقال.
- يستخدم المواد بشكل جيد:الطباعة ثلاثية الأبعاد تضيف المواد قليلاً قليلاً، لذلك هناك نفايات أقل.
مشاكل الألومنيوم في الطباعة ثلاثية الأبعاد
- يتفاعل بسهولة:خليط الألومنيوم يمكن أن يختلط مع الأكسجين أثناء الطباعة، لذلك يمكن أن يجعل الطباعة تبدو سيئة.
- يحتاج إلى عمل إضافيبعد الطباعة، تحتاج أجزاء الألومنيوم في كثير من الأحيان إلى معالجة حرارية وعمل آلة لجعلها أفضل.
أنواع الألومنيوم الشائعة للطباعة ثلاثية الأبعاد
- AlSi10Mg:كثير من الناس يستخدمون هذا الخليط لأنه قوي ولكنه يمكن أن ينحني.
- ال2139:هذا ألومنيوم قوي جداً يستخدم في الطائرات والسيارات والقوات الجوية الأمريكية وشركة إيرباص تستخدمه
- السلسلة 7000:هذه المعروفة بأنها قوية ودائمة تستخدم في الطائرات والسيارات
- ال 6061 و ال 7075:6061 يستخدم لأشياء كثيرة، ولكن 7075 أقوى ويستخدم حيث تحتاج الأشياء للعمل بشكل جيد جدا.
- A2011:هذا ألومنيوم مختلط بالنحاس إنه قوي ويستخدم في نقل الأشياء حيث تكون قوية ولكن الخفيفة مهمة
استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد للألومنيوم
- الطائرات:الأجزاء الخفيفة التي تحمل الأشياء، وكذلك أجزاء المحرك.
- السيارات:مسامير قوية، صناديق التروس، وأجزاء تساعد السيارة على التحرك.
- الإلكترونيات:الأجزاء التي تساعد الحرارة على الانتقال بعيداً والصناديق
التيتانيوم مقابل الألومنيوم: كيفية مقارنتهم
| السمة | التيتانيوم | الألومنيوم |
| الوزن | ليس أثقل من الفولاذ ولكن أثقل من الألومنيوم | خفيفة جداً |
| القوة | أقوى من الألومنيوم وأقوى من الصلب | قوية لأنها خفيفة |
| مقاومة التآكل | جيد جداً، يبقى جيداً حتى في الأماكن السيئة | جيد، ولكن أقل من التيتانيوم |
| التوصيل الحراري | حسناً | جيد جداً |
| التوافق الحيوي | آمن جداً، جيد للأجزاء الطبية | غير آمنة، لا تستخدم لأجزاء طبية |
| التكلفة | باهظة الثمن | تكاليف أقل |
| سهولة الطباعة | يحتاج إلى آلات جيدة جداً | سهل الطباعة من التيتانيوم |
كيفية صنع الطباعة ثلاثية الأبعاد للتيتانيوم والألومنيوم
يستخدم الناس التيتانيوم والألومنيوم كمسحوق للطباعة ثلاثية الأبعاد. ثم الطرق الرئيسية لصنع المسحوق هي:
- صنع البلازما:البلازما الساخنة جداً تذوب المعدن إلى مسحوق صغير مستدير
- تصنيع الغاز:يتم تقسيم المعدن الساخن إلى قطع صغيرة بواسطة الغاز (الأرجون أو الهيليوم).
من أجلالطباعة ثلاثية الأبعاد غير المباشرة، مسحوق المعدن يحتاجالتدفئةهذا يعني تسخين الجزء حتى يذوب تقريبا لجعله صلبا، لذلك هو قوي مع عدد قليل من الثقوب.
طريقة الرذاذ البارد
الرش البارد هو طريقة أخرى حيث يلتصق مسحوق المعدن بشيء دون الذوبان. وهذا يمنع المعدن من تغيير شكله من الحرارة ولا يحتاج إلى هواء خاص حولها.
كيف تستخدم الصناعات التيتانيوم والألومنيوم في الطباعة ثلاثية الأبعاد
صناعة الطائرات
- التيتانيوم:تستخدم في أجزاء الطائرات مثل محركات الطائرات. بوينغ تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد التيتانيوم لأجزاء في 787 دريملاينر لتوفير المال والمواد.
- الألومنيوم:" بوينغ " تحاولالطباعة ثلاثية الأبعاد من الألومنيوم، باستخدام الألومنيوم الخاص الذي لا يتصدع كثيراً وهذا يساعد الطائرات على استخدام وقود أقل ووزن أقل.
صناعة السيارات
- التيتانيوم:تستخدم في أجزاء السيارات السباقية التي تحتاج إلى أن تكون قوية جدا وتستمر لفترة طويلة.
- الألومنيوم:تستخدم كثيراً في صنع السيارات، بورشه طباعة 3D للمكبسات الألومنيومية القوية لـ GT2 RS
الصناعة الطبية
- التيتانيوم:أفضل للأجزاء الطبية لأنه آمن في الجسم، قوي، ولا يصدأ.
- الألومنيوم:لا يستخدم كثيراً في الأمور الطبية لأنه ليس آمناً في الجسم
النهاية: أي معدن أفضل للطباعة ثلاثية الأبعاد؟
اختيار التيتانيوم أو الألومنيوم يعتمد على ما تحتاجه:
- استخدم التيتانيومعندما تحتاج إلى شيء قوي، لا يصدأ وآمن في الجسم. إنه جيد للطائرات، الأشياء الطبية، والأجزاء التي تحتاج إلى العمل بشكل جيد جدا.
- استخدم الألومنيومعندما تحتاج إلى شيء خفيف، أرخص، وجيد مع الحرارة. انها جيدة للسيارات والطائرات والإلكترونيات.
كلا المعدنين سيكونا جيدين للطباعة ثلاثية الأبعاد في المستقبل، لأن الطرق الجديدة تجعلهما أسهل وأفضل للاستخدام في المصانع.