Печать титановым сплавом имеет большой потенциал

В последнее время материалы из титанового сплава используются во многих популярных продуктах для смартфонов. Например, инновационные материалы, такие как средняя рама на 99% из титана и титановые петли. Ранее также появился новый титановый корпус, став первым мобильным телефоном Apple, в котором используется титан авиационного класса. Титановый сплав обладает значительными преимуществами в производительности и может лучше сочетать характеристики прочности и тонкости, тем самым уменьшая толщину и вес мобильных телефонов и повышая прочность. В будущем, если он будет и дальше проникать в различные бренды и типы продуктов бытовой электроники 3C, ожидается, что спрос на титановые сплавы, оборудование для полировки и 3D-печати увеличится.

Результаты показывают, что 3D-печать титановым сплавом имеет четкий путь снижения затрат и повышения эффективности, основанный на локализации сырья и основных компонентов, а также оптимизации связей постобработки для повышения производительности. Ожидается, что рыночная площадь бытовой электроники превысит 10 миллиардов юаней, или это может стать будущим 3D-печати. Ключевые направления развития полиграфии.

В то время как крупные производители бытовой электроники используют материалы из титановых сплавов, сочетание 3D-печати и титановых сплавов стало новой тенденцией в развитии отрасли. Материалы из титановых сплавов стали важным вариантом для изготовления конструкционных деталей бытовой электроники благодаря их преимуществам: высокой прочности и легкости. Титановые сплавы являются плохими проводниками тепла. Процесс аддитивного производства с селективным лазерным плавлением позволяет избежать традиционных недостатков субтрактивного производства, которые могут стать будущим технологии обработки конструкционных деталей из титановых сплавов.

Производство движется в сторону облегчения

3D-печать отличается коротким производственным циклом и возможностью обработки сложных форм. 3D-печать — это технология, основанная на файлах цифровых моделей и укладывающая склеиваемые материалы слой за слоем для создания реалистичных трехмерных объектов. По сравнению с традиционными производственными технологиями 3D-печать имеет преимущества, заключающиеся в удалении форм, сокращении отходов и складских запасов. Зачем использовать 3D? Печать для изготовления конструкционных деталей из титанового сплава:

1. Титановый сплав сложно обрабатывать. Титановый сплав является плохим проводником тепла, а теплопроводность TC4 составляет всего 7,96 Вт/м·К, что намного ниже, чем у нержавеющей стали и алюминиевого сплава. Это приводит к тому, что титановые сплавы легко накапливают тепло в процессе обработки и быстро локально нагреваются, что отрицательно влияет на режущий инструмент и производительность обработки. По данным Aibang Polymer, общий процент текучести средних рамок мобильных телефонов, изготовленных из титановых сплавов, составляет около 30%-40%. , намного ниже, чем 80% средней рамы из алюминиевого сплава.

 

2. 3D-печать подходит для обработки титановых сплавов. SLM — это процесс аддитивного производства, в котором используется лазерное плавление металлического порошка для накопления и интеграции слой за слоем. Это позволяет избежать недостатков резки титановых сплавов по техническому маршруту; во-вторых, аддитивное производство имеет низкую стоимость и чувствительность к сложным структурам. Таким образом, свобода проектирования высока, а легкий вес может быть достигнут за счет большего количества полостей.

3D-печать может широко использоваться в таком оборудовании, как металлический титан, что может повысить производительность и снизить затраты при массовом производстве. Его широко используют в таких отраслях, как военная промышленность, медицина и бытовая электроника, но высокая стоимость производства является основной причиной, ограничивающей его широкое применение. Технология 3D-печати использует клеящие материалы, такие как металлический порошок, керамика или полимерные материалы, для нанесения слой за слоем. Печать и наложение непрерывных слоев различной формы для создания трехмерных объектов могут решить проблемы массового производства технологии титановых сплавов и проблемы формования материалов из титановых сплавов. Это может упростить производственные процессы, такие как плавка и литье, обеспечить комплексное формование и повысить производительность обработки титановых сплавов, что, как ожидается, приведет к дальнейшему снижению затрат после эффекта масштаба.

Рынок 3D-печати имеет огромное пространство, и китайский рынок быстро растет. Согласно данным, с 2021 по 2025 год ожидается, что размер мирового рынка 3D-печати увеличится с 15,2 млрд долларов США до 29,8 млрд долларов США, при этом среднегодовой совокупный темп роста составит 18%; Ожидается, что с 2021 по 2024 год объем рынка 3D-печати в Китае увеличится с 26,2 млрд долларов США до 50 млрд юаней, при этом среднегодовой совокупный темп роста составит 24%. Темпы роста китайского рынка 3D-печати немного выше, чем в среднем по миру.

В будущем снижение затрат будет происходить в основном за счет трех аспектов: внутреннего замещения сырья и основных компонентов, а также оптимизации звеньев постобработки для повышения урожайности. Принимая во внимание падение цен, вызванное локализацией порошков сырья и основных компонентов, а также повышение производительности, результаты показывают, что стоимость 3D-печати, как ожидается, упадет ниже 100 юаней в 2023-2024.

Недавно международная исследовательская группа, включающая Австралийский Королевский Мельбурнский технологический институт и Сиднейский университет, объединила сплавы и процессы 3D-печати, чтобы создать новый титановый сплав, который прочен, но не хрупкий при растяжении. Разработка нового класса более устойчивых и высокоэффективных титановых сплавов для применения в аэрокосмической, биомедицине, химической инженерии, космических и энергетических технологиях вселяет надежду. Согласно сообщениям, исследовательская группа использовала лазерно-направленное энергетическое осаждение для печати сплава из металлического порошка — процесса 3D-печати, подходящего для изготовления больших и сложных деталей. Они объединили концепции проектирования сплавов с разработкой процесса 3D-печати и определили серию сплавов, которые являются прочными, пластичными и простыми в печати. Команда утверждает, что привлекательные свойства этих новых сплавов сравнимы со свойствами коммерческих сплавов.

 

В традиционных производственных процессах сплавы титанил-железа сталкиваются с двумя проблемами: одна заключается в том, что кислород может сделать титан хрупким, а другая заключается в том, что добавление железа может вызвать серьезные металлургические дефекты и образовывать большие куски титана. Исследователи говорят, что новое исследование может предоставить шаблон для смягчения проблем кислородного охрупчивания с помощью 3D-печати и микроструктурного проектирования.

 

С этого года материалы из титанового сплава, напечатанные на 3D-принтере, стали использоваться в складных мобильных телефонах для достижения облегчения конструкции. В настоящее время металлические конструкционные части электронных изделий обычно изготавливаются из нержавеющей стали и алюминиевых сплавов. Вес первых не является доминирующим, а твердость вторых средняя. Хотя титановый сплав обладает преимуществами как по твердости, так и по весу, он сложен в обработке и имеет низкий предел текучести. Процесс 3D-печати может эффективно решить проблемы литья материалов из титановых сплавов и технические проблемы массового производства, а также улучшить общее впечатление от продуктов для мобильных телефонов.

Благодаря низкой плотности, высокой прочности и коррозионной стойкости титанового сплава он обеспечивает большую долговечность и лучшую устойчивость к царапинам. В то же время производство титановых сплавов будет сочетаться с технологией 3D-печати, чтобы персонализированно удовлетворять потребности потребителей, привносить больше инноваций и свободы в дизайн внешнего вида продуктов бытовой электроники и преодолевать ограничения традиционного производства. Поскольку спрос на персонализированную бытовую электронику растет, все больше потребителей надеются настроить продукцию в соответствии со своими предпочтениями и потребностями. С помощью 3D-печати потребители могут выбирать различные внешний вид, материалы и функции, чтобы персонализировать электронные продукты и получить лучший пользовательский опыт.

3D-печать из титанового сплава

Помимо повышения производительности, применение 3D-печати в области бытовой электроники также может помочь эффективно снизить затраты на производство продукции и повысить эффективность. 3D-печать не требует форм и механической обработки. Он может напрямую преобразовывать проектные чертежи в объекты, эффективно создавать модели продуктов для тестирования и оценки, упрощать производственный процесс, сокращать временные затраты и затраты на производственную сборку в традиционном производственном процессе, а также способствовать последующим разработкам и инновациям. При этом аддитивное производство рассматривается как автоматизированный производственный процесс, требующий меньших трудозатрат. Он формуется за один прием, что позволяет сократить количество отходов и улучшить использование материалов, что также помогает снизить затраты на материалы.

 

В последние годы рынок 3D-печати стремительно растет. Согласно статистике, глобальный доход от производства продуктов и услуг 3D-печати достигнет примерно 18 миллиардов долларов США в 2022 году, что на 18% больше, чем в прошлом году. Индустрия 3D-печати сохраняет двузначную тенденцию роста уже 25 лет подряд. По сообщениям СМИ, Apple активно внедряет технологию 3D-печати. Использование 3D-печати может сократить время производства компании и снизить производственные затраты.