Titan je vynikající volbou pro 3D tisk díky svému poměru pevnosti a hmotnosti, jedinečným mechanickým vlastnostem a vynikající odolnosti proti korozi. Jedná se však o poměrně drahý kov, který se kvůli vysoké teplotě tání obtížně přeměňuje na hotový díl, což jej činí pro mnoho aplikací méně rentabilním. Proto je důležité zajistit, aby použité materiály byly co nejkvalitnější. Kromě kvality je titan díky svým nekorodujícím vlastnostem ideálním materiálem pro 3D tisk.

Proces 3D tisku titanových dílů je do značné míry stejný jako proces výroby jiných kovů, ale existují určitá omezení. Například titan nelze spojovat jako ocel, a proto existují omezení ve velikosti a tvaru hotového dílu. I když je možné titanové díly 3D tisknout, nedoporučuje se tento proces používat pro velmi velké součásti. Kromě toho nejsou pro 3D tisk procesem s práškovým ložem vhodné objekty s více úhlovými tvary nebo hranami. Je to proto, že po spékání se na titanu objeví pruhování. 3D tisk by mohl pomoci zvýšit efektivitu procesu a lze jej využít pro různé aplikace v automobilovém, leteckém a zdravotnickém průmyslu. Zde jsou některé typické aplikace titanu používané pro 3Dtisk.

Titan3D tisk sakroiliakálního kloubu

IFuse-3D od kalifornské společnosti SI-Bone je první titanový 3D tištěný implantát pro sakroiliakální kloub (SI). V roce 2017 již společnost oznámila komerční uvedení tohoto 3D tištěného implantátu na trh ve Spojených státech. SI kloub, který se nachází mezi křížovou kostí a kyčelním hřebenem pánve, je zodpovědný za 15 až 30 % chronických bolestí zad.

Implantát IFuse-3D byl schválen úřadem FDA a společnost Si-Bone tak uvádí na trh svůj první 3D tištěný implantát pro fúzi SI kloubu. Implantáty IFuse-3d jsou podle prezentace vyráběny pomocí patentovaného procesu 3D tisku. Tento proces vytváří unikátní patentovaný porézní design a vylepšený porézní povrch, který napodobuje trabekulární strukturu anulární kosti.

Díky jedinečné titanové struktuře vytištěné ve 3D poskytují implantáty IFusE-3D vhodné podmínky pro podporu všech aspektů růstu kosti. Vychází z původního implantátu iFuse, který byl schválen různými publikacemi a od roku 2009 byl použit při 26 000 zákrocích.

Titan3D tisk Bone Tether Plate

Dne 2. února 2015 obdržela společnost MedShape, která se specializuje na chirurgické protokoly a techniky v oblasti sportovní medicíny, kloubní fúze a muskuloskeletálních traumat, povolení 510 (k) od Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) pro svou destičku Bone Tether Plate. Destičku Bone Tether Plate, která je jednou z hlavních součástí systému společnosti FastForward pro korekci kostí prstů na nohou, vytiskla společnost MedShape 3D tiskem z titanové slitiny lékařské kvality (TI-6AL-4V). Použití technologie 3D tisku umožňuje společnosti MedShape navrhovat výrobky se složitou strukturou, která se podobá existujícím součástem lidských kostí. Tato technika znamená, že pacientům s vbočenými palci budou moci být implantovány titanové destičky vytištěné na 3D tiskárně, které lépe ochrání jejich stávající kostní struktury. Vzhledem k vysokému výskytu vbočených palců u dospělých to znamená, že poměrně hodně lidí bude možná brzy chodit s "titanovými kostmi vytištěnými na 3D tiskárně".

V minulosti se tradiční chirurgický přístup skládal z řezání, vrtání, vyrovnání a spojení prvního metatarzu nebo metatarzálního klínového kloubu s druhou metatarzální kostí. Ačkoli tento typ operace může zmírnit některé příznaky, často je doprovázen dlouhým obdobím rekonvalescence a souvisejícími komplikacemi, včetně nespojení kosti, ischemické nekrózy a zkrácení končetiny. V současné době šicí pásek na destičce Bone Tether Plate bezpečně a spolehlivě uchytí druhou metatarzální kost bez vrtání, čímž se dosáhne anatomické shody se stávající strukturou kosti, aniž by bylo nutné nadměrné a destruktivní vrtání.

3D tisk titanových raket

Z Titomic, Austrálie. Raketa vyrobená 3D tiskem byla postavena v Melbourne pomocí TKF 9000, největšího a nejrychlejšího systému aditivní výroby kovů na světě, který využívá proces Titomic Kinetic Fusion (TKF) odvozený od CSIRO. Jeho stavba trvala méně než 28 hodin. Titanová raketa vyrobená 3D tiskem, zmenšená verze rakety ERIS-S společnosti Gilmour Space, je dosud největší titanovou raketou vyrobenou 3D tiskem na světě, která měří na délku přibližně 5,5 metru.

Společnost Titommic tvrdí, že je schopna postavit celou kosmickou raketu za 165 hodin za použití úsporného, vysoce výkonného titanu a dalších superslitin, které se běžně pro rakety této velikosti a z tohoto materiálu vyrábějí roky.

Titanová 3D tiskárna jízdních kol

Když Ralf Holleis poprvé předvedl své 3D tištěné ocelové vozy Lindo, šlo o high-tech přístup, díky němuž byly přední a zadní trojúhelníky a plášť vyrobeny z tradičnější nerezové oceli Renault 953, Columbus Zona, 17-4PH nebo 316L. Vytištěný rám je leštěný a jeho struktura je zcela odlišná od oblých tvarů tradičního vozu s ocelovým rámem.

Tentokrát jsou všechny objímky vyrobeny ze slitiny TI-6AL-4V a pro přední a zadní trojúhelníky jsou použity titanové slitiny třídy 9 a třídy 2. Dodavatelem titanových trubek je známá společnost Dedacciai. Proč titan? Titan také umožňuje Ralfovi výrazně snížit hmotnost bez použití uhlíkových vláken. Celý rám zhubl o celý kilogram z 3,6 kg na 2,6 kg. Rám postavil Mathia Scherer ze společnosti Mawis Bikes, která se stavbou titanových rámů zabývá již 10 let. Kromě výhod v oblasti hmotnosti je podle Ralfa titan pro 3D tisk levnější než karbonová vlákna a je také obnovitelnější. V neposlední řadě odolnost titanové slitiny vůči korozi umožňuje Ralfovi kreativní přístup k eloxování a pískování povrchu kol.

Slitina titanu má vynikající mechanické vlastnosti, je lehká, odolná proti korozi a dobře biokompatibilní a je také široce používána v oblasti ústní a čelistní chirurgie. Titanové desky a slitiny titanu, titanové síťky, fixační šrouby, umělé protézy mohou napravovat defekty čelistní kosti. Vzhledem ke složité fyziologické struktuře čelisti nemůže tradiční technologie přesně připravit protézu ze slitiny titanu, která by odpovídala morfologii a biomechanickým vlastnostem oblasti defektu a mohla dokončit opravu chrupu. Proto často dochází k některým pooperačním komplikacím, které vedou k selhání opravy. Vlastnosti titanu a titanových slitin jako protéz z kostní tkáně úzce souvisejí s jejich stabilitou, bezpečností a osteogenní schopností po implantaci. V praxi je 3D tisk vhodný pro malé plochy a složité a na míru šité opravné struktury, zejména pro kraniomaxilofaciální kostní defekty se stejně složitým tvarem a vnitřkem.

Náklady na titanový prášek pro 3D tisk jsou jedním z klíčových faktorů, které je třeba při vývoji 3D tiskárny zvážit. Náklady na jeden kus budou záviset na velikosti modelu, složitosti návrhu a procesu dokončování. Speciální materiály jsou sice drahé a obtížně se vyrábějí, ale existuje řada nastavení a postupů, které mohou zvýšit kvalitu vytištěného dílu. Například žíhání materiálu může zlepšit jeho pevnost v tahu, tuhost a tepelnou odolnost. Tento proces se již dlouho používá ve výrobním průmyslu, ale lze jej využít i při 3D tisku.