Titanium is een uitstekende keuze voor 3D printen vanwege de sterkte-gewichtsverhouding, unieke mechanische eigenschappen en uitstekende corrosiebestendigheid. Het is echter een relatief duur metaal en moeilijk om te zetten in een afgewerkt onderdeel vanwege het hoge smeltpunt, waardoor het voor veel toepassingen minder rendabel is. Het is dus belangrijk om ervoor te zorgen dat de gebruikte materialen van de hoogste kwaliteit zijn. Naast de kwaliteit maken de corrosiebestendige eigenschappen van titanium het een ideaal materiaal voor 3D printen.

Het proces voor het 3D printen van titanium onderdelen is grotendeels hetzelfde als het proces voor het produceren van andere metalen, maar er zijn enkele beperkingen. Titanium kan bijvoorbeeld niet worden samengevoegd zoals staal en daarom zijn er beperkingen in de grootte en vorm van het afgewerkte onderdeel. Hoewel het mogelijk is om titanium onderdelen te 3D-printen, wordt het niet aanbevolen om dit proces te gebruiken voor zeer grote onderdelen. Daarnaast zijn voorwerpen met meerdere hoekige vormen of randen niet geschikt voor 3D printen met het poederbedproces. 3D-printen kan de efficiëntie van het proces verhogen en kan worden gebruikt voor verschillende toepassingen in de auto-, lucht- en ruimtevaart- en medische industrie. Hier zijn enkele typische toepassingen van titanium die gebruikt worden voor 3Dprinter.

Titanium3D printen van Sacroiliacaal Gewricht

IFuse-3D van SI-Bone, een Californisch bedrijf voor medische hulpmiddelen, is het eerste titanium 3D-geprinte implantaat voor het SI-gewricht. In 2017 kondigde het bedrijf al de commerciële lancering van het 3D-geprinte implantaat in de Verenigde Staten aan. Het SI-gewricht, gelegen tussen het heiligbeen en de bekkenkam, is verantwoordelijk voor 15 tot 30 procent van de chronische lage rugpijn.

Met het IFuse-3D implantaat, goedgekeurd door de FDA, lanceert Si-Bone zijn eerste 3D-geprinte implantaat voor SI-gewrichtfusie. IFuse-3d implantaten worden gemaakt met behulp van een gepatenteerd 3D-printproces, aldus de presentatie. Het proces produceert een uniek, gepatenteerd poreus ontwerp en een verbeterd poreus oppervlak dat de trabeculaire structuur van spongieus bot nabootst.

Met een unieke 3D-geprinte titaniumstructuur bieden IFusE-3D implantaten de juiste omstandigheden om alle aspecten van botgroei te bevorderen. Het is gebaseerd op het originele iFuse-implantaat, dat door verschillende publicaties is goedgekeurd en sinds 2009 in 26.000 procedures is gebruikt.

Titanium3D printing bot-tether plaat

Op 2 februari 2015 heeft MedShape, een medisch mechanisch bedrijf dat gespecialiseerd is in chirurgische protocollen en technieken voor sportgeneeskunde, gewrichtsfusie en musculoskeletale traumaproducten, van de Food and Drug Administration (FDA) 510 (k) goedkeuring gekregen voor hun Bone Tether Plate. De Bone Tether Plate, een van de belangrijkste onderdelen van het FastForward teen-cystecorrectiesysteem van het bedrijf, werd door MedShape 3D-geprint met behulp van een titaniumlegering van medische kwaliteit (TI-6AL-4V). Het gebruik van 3D-printtechnologie stelt MedShape in staat om producten te ontwerpen met complexe structuren die lijken op bestaande menselijke botcomponenten. De techniek betekent dat patiënten met bunions 3D-geprinte titanium platen kunnen implanteren om hun bestaande botstructuren beter te beschermen. Gezien de hoge incidentie van bunions bij volwassenen, betekent dit dat er binnenkort misschien heel wat mensen rondlopen met "3D-geprinte titanium botten".

In het verleden bestond de traditionele chirurgische aanpak uit snijden, boren en het opnieuw uitlijnen en samensmelten van het eerste middenvoetsbeentje of het wiggewricht van het middenvoetsbeentje met het tweede middenvoetsbeentje. Hoewel dit type operatie sommige symptomen kan verlichten, gaat het vaak gepaard met een lange herstelperiode en geassocieerde complicaties zoals bot nonunion, ischemische necrose en verkorting van de ledematen. Tegenwoordig grijpt de hechtband op de Bone Tether Plate veilig en stevig in het tweede middenvoetsbeentje zonder te boren, waardoor een anatomische match met de bestaande botstructuur wordt bereikt zonder dat er overmatig en destructief geboord hoeft te worden.

Titanium raketten 3D printen

Van Titomic, Australië. De 3D-geprinte raket werd gebouwd in Melbourne met de TKF 9000, 's werelds grootste en snelste systeem voor additieve metaalproductie, dat gebruikmaakt van het van CSIRO afkomstige Titomic Kinetic Fusion (TKF) proces. De bouw duurde minder dan 28 uur. De 3D-geprinte titanium raket, een geschaalde versie van de ERIS-S raket van Gilmour Space, is de grootste 3D-geprinte titanium raket ter wereld tot nu toe, met een lengte van ongeveer 5,5 meter.

Titommic zegt dat het in staat is om een volledige ruimteraket te bouwen in 165 uur met behulp van zuinig, hoogwaardig titanium en andere superlegeringen die normaal gesproken jaren nodig hebben om raketten van deze grootte en dit materiaal te bouwen.

Titanium 3D printen fiets

Toen Ralf Holleis voor het eerst zijn 3D-geprinte stalen Lindo-auto's liet zien, was het de high-tech benadering die de voor- en achterdriehoeken en behuizing maakte van meer traditioneel Renault 953, Columbus Zona, 17-4PH of 316L roestvrij staal. Het geprinte frame is gepolijst en de structuur is compleet anders dan de gestroomlijnde vorm van een traditionele auto met stalen frame.

Deze keer zijn alle hulzen gemaakt van een TI-6AL-4V legering en Grade9 en Grade2 titaniumlegeringen voor respectievelijk de voorste en achterste driehoeken. De leverancier van de titanium buizen is het bekende Dedacciai. Waarom titanium? Het titanium stelt Ralf ook in staat om het gewicht aanzienlijk te verlagen zonder gebruik te maken van koolstofvezel. Het hele frame is een volle kilo lichter geworden, van 3,6 kg naar 2,6 kg. Het frame is gebouwd door Mathia Scherer van Mawis Bikes, die al 10 jaar titanium frames bouwt. Naast de gewichtsvoordelen is titanium volgens Ralf goedkoper dan koolstofvezel voor 3D-printen en is het ook hernieuwbaarder. Tot slot stelt de corrosiebestendigheid van de titaniumlegering Ralf in staat om creatief te zijn met het anodiseren en zandstralen van fietsoppervlakken.

Titaniumlegering heeft uitstekende mechanische eigenschappen, is licht van gewicht, heeft weerstand tegen corrosie en goede biocompatibiliteit, en wordt ook veel gebruikt op het gebied van orale en maxillofaciale chirurgie. Titanium en titanium legering plaat, titanium mesh, retainer schroef, kunstmatige prothese kan maxillofaciale botdefecten repareren. Door de complexe fysiologische structuur van de kaak kan de traditionele technologie de prothese van titaniumlegering die overeenkomt met de morfologie en biomechanische kenmerken van het defecte gebied niet nauwkeurig voorbereiden en de reparatie van de prothese voltooien. Daarom treden er vaak postoperatieve complicaties op die leiden tot mislukte reparaties. Als botweefselprothesen zijn de eigenschappen van titanium en titaniumlegeringen nauw verbonden met hun stabiliteit, veiligheid en osteogene vermogen na implantatie. In de praktijk is 3D-printen geschikt voor kleine oppervlakken en complexe en op maat gemaakte reparatiestructuren, vooral voor craniomaxillofaciale botdefecten met dezelfde complexe vorm en binnenkant.

De kosten van titanium poeder voor 3D printen is een van de belangrijkste factoren om te overwegen bij het ontwikkelen van een 3D printer. De kosten per stuk hangen af van de grootte van het model, de complexiteit van het ontwerp en het afwerkingsproces. Hoewel speciale materialen duur en moeilijk te produceren zijn, zijn er verschillende instellingen en processen die de kwaliteit van het geprinte onderdeel kunnen verbeteren. Een materiaal laten gloeien kan bijvoorbeeld de treksterkte, stijfheid en hittebestendigheid verbeteren. Dit proces wordt al lang gebruikt in de productie-industrie, maar kan ook worden toegepast bij 3D printen.