钛是增材制造中最常用的金属之一，广泛应用于航空航天、关节置换和手术工具、赛车和自行车车架、电子产品和其他高性能产品。钛和钛基合金因其高机械强度、高强度重量比以及比不锈钢更好的耐腐蚀性而受到各行业的重视，使用这种材料能够使火箭和飞机更轻，从而节省燃料并增加有效载荷能力。它还可用于制造重量更轻的电子产品，例如智能手机和 VR 护目镜，在医疗植入物领域也是如此。而且，将钛的固有特性与3D打印的独特功能结合起来，优势会更加明显。那么，3D打印钛的具体用途有哪些？市面上常见的钛打印机有哪些？
3D 打印可以更高效地制造钛金属，同时降低原材料的浪费。作为一种增材技术，金属3D打印通常仅使用构建零件所需的材料，以及相对少量的支撑结构材料。3D 打印还可以实现复杂的设计，例如内部通道以及中空或晶格填充部件以减轻重量，这是任何其他制造方法都无法实现的。由于没有模具或工具，钛3D打印可以制造出具有成本效益的独一无二的零件，例如患者专用植入物、原型和研究工具。3D打印钛推进制造、医疗保健、太空探索等领域的例子不胜枚举，接下来南极熊将介绍为什么钛如此适合增材制造以及它目前的应用领域。
3D打印钛合金的用途
钛3D打印已经广泛用于生产医疗设备、高性能自行车、豪华手表和消费电子产品等各种产品，希望通过创新的、通常是定制的设计提供轻质而坚固的产品。
●精密产品和电子产品
3D 打印可以制造非常薄壁、复杂的钛金属部件，常常用于制造表壳，例如上图所示的Panerai和Holthinrichs手表，据说钛合金表壳也将成为 Apple Watch Ultra 即将推出的部件。
2023 年，智能手机制造商荣耀推出了新款折叠Magic V2，采用 3D 打印钛铰链移位盖，比之前的铝制版本更轻，强度提高 150%。荣耀表示，这个可以3D打印数万个的小钛片是该产品耐用且平滑折叠和展开的关键。
●医疗和牙科植入物
在医疗行业，3D 打印钛植入物在脊柱、髋部、膝盖和四肢应用中取得了成功，因为金属固有的生物相容性和良好的机械性能，再加上 3D 打印定制多孔结构的能力（从而实现骨整合）和大规模定制更好的患者治疗效果。3D打印钛植入物正在获得监管部门的批准和需求，由于大多数医疗植入物的制造目的是为了覆盖大量具有相同状况的人群，因此它们并不适合所有人，患有罕见疾病的人常常被排除在外。现在，通过 3D 打印，可以生产专门为个别患者设计的植入物。
●自行车
3D 打印钛合金在当今的高性能自行车中很常见。钛用于曲柄、刹车手柄、把立、拨链器吊架，甚至全车架。钛与铝一样坚固，与碳纤维一样轻，而且没有碳纤维的可持续性的问题。自行车制造商Carbon Wasp绍了其为何放弃铝和碳纤维，转而使用 3D 打印钛来制造其最新售后曲柄臂。Carbon Wasp 表示：“我们想出了各种创造性的方法，将曲柄夹在变速箱轴上，而不挤压碳纤维，但总是需要一些金属嵌件，但将嵌件粘合到碳纤维上会遇到了无穷无尽的问题。经过一些原型设计后，Carbon Wasp 发现 3D 打印的晶格填充钛曲柄与碳一样轻，但在非常容易受到冲击的区域更坚固。我们仍然认为碳纤维是许多其他用途的最佳材料，包括框架，但我们已经在研究其他钛零件。”
说到全车架，自行车制造商Angel Cycle Works表示，它在一个轻质部件中 3D 打印了全钛合金车架，这在比赛时间中占据了关键的几秒，并实现了新的设计几何形状。其新型超级摩托车名为 Heaven，比之前的版本轻 400 克。Pilot今年推出的另一款全钛合金车架名为Pilot Seiren。这款公路自行车的车架完全由钛合金 3D 打印而成（分为三个部分）。公司表示，3D 打印钛合金使其能够根据骑手的喜好定制自行车，并且车架不需要任何油漆或涂层。
●航天
在航空航天工业中，一些钛基增材制造零件目前已用于商业和军事用途，还有许多其他原型正在获得美国联邦航空管理局的认证。Primus Aerospace、StarHagen Aerospace 和 Zeda 等几家专注于航空航天、国防和太空市场的合约制造商已投资购买能够生产原型和最终零件钛部件的 3D 打印机。
●制造业
半导体制造商 ASML 现在采用 3D 打印而不是锻造的钛承载托盘预制件（用于晶圆生产），节省了 64% 的原材料，并且交付速度更快。Norsk Titanium 是一家使用定向能量沉积 (DED) 平台的金属增材制造公司，Norsk 正在用 Ti64 打印 80 公斤（约 176 磅）的近净形状预成型件，用于半导体晶圆生产。
钛材料
纯钛通常不用于工程应用，但在生物医学市场中很常见，用于膝盖和髋部植入物等零件。钛基合金是能够提供特定机械性能的金属成分的受控混合物，广泛用于需要实现特定零件性能的行业，长期以来一直为制造商提供铸造用钛的金属材料供应商现在提供专为增材制造而配制的钛粉末。
用于增材制造的钛
■Ti 6Al-4V，5 级是增材制造中最常用的钛合金，非常适合航空航天、汽车领域以及军事应用中的原型和功能部件。它也是制造具有复杂几何形状和精度的零件以及生产工装的优良材料。
■23 级Ti 6Al-4V是一种生物相容性合金，常用于医疗植入物和假肢。
■Beta 21S钛合金比Ti-6Al-4V等传统钛合金具有更高的强度，并且与Ti-15V-3Cr等传统钛合金相比具有优异的抗氧化性和抗蠕变性。21 级钛是所有钛合金中吸氢效率最低的之一。它是骨科植入物和航空航天发动机应用的理想选择。β钛广泛应用于正畸领域。
■由于钛与人体的生物相容性，Cp-Ti（纯钛）1、2 级广泛应用于医疗领域，用途广泛。
■TA15是一种添加了铝和锆的近α钛合金。TA15 制成的部件具有高比强度，加上高承载能力和耐温性，使其可用于飞机和发动机制造中的重型部件。
3D打印钛工艺
有多种金属 3D 打印技术可用于加工钛基合金，但最常用的是使用钛粉的粉末床熔融工艺（激光粉末床熔融、电子束粉末床熔融）。●激光粉末床熔化（LPBF），也称为选择性激光熔化（SLM），是一种利用高功率激光器使用的粉末金属的制造技术。LPBF 通过在前一层材料上添加一层材料来生产零件。根据要加工的钛基合金的特性，必须优化和调整 LPBF 加工参数，以控制孔隙率、微观结构和最终材料特性。
●电子束粉末床熔化 (EB PBF)，也称为电子束熔化 (EBM)，是一种类似的工艺，但使用更高功率的电子束而不是激光。Ampower 表示，电子束的高工艺温度导致单层冷却速度较慢，因此与 LPBF 相比，微观结构更粗糙。
●在粉末床融合过程中，金属 3D 打印机从选择性扫描的金属粉末床开始工作。所有几何信息均通过先前在 3D 建模软件中定义的 CAD 模型提供给打印系统。粉末材料的特征主要是颗粒形态（不规则或球形）和粒度分布等特征。需要球形形态，以便在打印过程进行时粉末具有良好的流动性。粉末的制造过程决定了其最终特性。金属粉末可以通过气体雾化、旋转雾化、等离子体旋转电极工艺和水雾化来制造。最重要的是，优质粉末才能生产优质零件。
●其他适合钛的增材制造方法包括直接能量沉积（DED）、快速等离子体沉积（RPD）和粘合剂喷射。
手板模型制作，快速成型智造，高精度3D打印，CNC加工手板，工业样件中小批量定制，工业及结构设计——就选武汉手板厂/武汉3d打印服务代表”普尔泰模型“
咨询服务电话：027-81819458 手机：18607134563、15827177057 邮箱：pert@whprototype.com
