Титан является отличным выбором для 3D-печати благодаря соотношению прочности и веса, уникальным механическим свойствам и отличной коррозионной стойкости. Однако это относительно дорогой металл, который трудно превратить в готовую деталь из-за высокой температуры плавления, что делает его менее рентабельным для многих применений. Поэтому важно, чтобы используемые материалы были самого высокого качества. Помимо качества, идеальным материалом для 3D-печати являются некоррозионные свойства титана.

Процесс 3D-печати титановых деталей во многом совпадает с процессом производства деталей из других металлов, однако существуют некоторые ограничения. Например, титан нельзя соединять, как сталь, и поэтому существуют ограничения по размеру и форме готовой детали. Хотя 3D-печать титановых деталей возможна, не рекомендуется использовать этот процесс для изготовления очень крупных деталей. Кроме того, для 3D-печати методом порошкового напыления не подходят объекты с множеством угловых форм или граней. 3D-печать позволяет повысить эффективность процесса и может быть использована для различных применений в автомобильной, аэрокосмической и медицинской промышленности. Вот некоторые типичные области применения титана, используемого для 3D-принтера.

Титановая3D печать крестцово-подвздошного сустава

IFuse-3D от калифорнийской компании SI-Bone, специализирующейся на производстве медицинского оборудования, - это первый титановый 3D-печатный имплантат для крестцово-подвздошного сустава (КПА). В 2017 году компания уже объявила о коммерческом запуске 3D-печатного имплантата в США. Крестцово-подвздошный сустав, расположенный между крестцом и подвздошным гребнем таза, является причиной 15-30% хронических болей в пояснице.

Одобрив имплантат IFuse-3D в FDA, компания Si-Bone выводит на рынок первый 3D-печатный имплантат для сращения SI-сустава. Имплантаты IFuse-3d изготавливаются с использованием запатентованного процесса 3D-печати, говорится в презентации. Этот процесс позволяет получить уникальную запатентованную пористую конструкцию и улучшенную пористую поверхность, имитирующую трабекулярную структуру отменной кости.

Благодаря уникальной 3D-печатной титановой конструкции имплантаты IFusE-3D создают благоприятные условия для развития всех аспектов роста костной ткани. Он создан на основе оригинального имплантата iFuse, который был одобрен различными изданиями и использовался в 26 тыс. процедур с 2009 года.

Титановая3D-печать Костная тросовая пластина

2 февраля 2015 года компания MedShape, специализирующаяся на разработке хирургических протоколов и методик в области спортивной медицины, соединения суставов и травм опорно-двигательного аппарата, получила разрешение 510 (k) от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) на пластину Bone Tether Plate. Пластина Bone Tether Plate, являющаяся одним из основных компонентов системы коррекции кисты пальцев стопы FastForward, была изготовлена компанией MedShape методом 3D-печати из титанового сплава медицинского назначения (TI-6AL-4V). Использование технологии 3D-печати позволяет компании MedShape создавать изделия со сложной структурой, напоминающей существующие костные компоненты человека. Благодаря этой технологии пациентам с бурситом можно будет имплантировать титановые пластины, изготовленные методом 3D-печати, для лучшей защиты существующих костных структур. Учитывая высокую распространенность бурситов у взрослых, это означает, что в скором времени многие люди смогут ходить с "титановыми костями, напечатанными на 3D-принтере".

В прошлом традиционный хирургический подход заключался в разрезании, сверлении, перестановке и соединении первой плюсневой кости или клиновидного сустава плюсневой кости со второй плюсневой костью. Хотя такое хирургическое вмешательство может облегчить некоторые симптомы, оно часто сопровождается длительным восстановительным периодом и сопутствующими осложнениями, включая не срастание костей, ишемический некроз и укорочение конечности. Сегодня шовная лента пластины Bone Tether Plate надежно и прочно фиксирует вторую плюсневую кость без сверления, достигая анатомического соответствия с существующей структурой кости и не требуя чрезмерного и разрушительного сверления.

3D-печать титановых ракет

Компания Titomic, Австралия. 3D-печатная ракета была построена в Мельбурне с помощью TKF 9000, самой большой и быстрой в мире системы аддитивного производства металлов, использующей разработанный CSIRO процесс Titomic Kinetic Fusion (TKF). Ее изготовление заняло менее 28 часов. 3D-печатная титановая ракета, представляющая собой уменьшенную версию ракеты ERIS-S компании Gilmour Space, является самой большой 3D-печатной титановой ракетой в мире на сегодняшний день, ее длина составляет около 5,5 м.

Компания Titommic утверждает, что способна создать полноценную космическую ракету за 165 часов, используя экономичный, высокоэффективный титан и другие суперсплавы, на создание которых для ракет такого размера и материала обычно уходят годы.

Велосипед с титановой 3D-печатью

Когда компания Ralf Holleis впервые продемонстрировала свои 3D-печатные стальные автомобили Lindo, она обратила внимание на высокотехнологичный подход: передние и задние треугольники и корпус были изготовлены из более традиционной нержавеющей стали Renault 953, Columbus Zona, 17-4PH или 316L. Напечатанный каркас отполирован, и его конструкция совершенно не похожа на обтекаемую форму традиционного автомобиля со стальной рамой.

На этот раз для изготовления всех втулок используется сплав TI-6AL-4V, а для переднего и заднего треугольников - титановые сплавы Grade9 и Grade2 соответственно. Поставщиком титановых труб является известная компания Dedacciai. Почему именно титан? Титан также позволяет Ральфу значительно снизить массу рамы без использования углеродного волокна. Вся рама потеряла целый килограмм - с 3,6 кг до 2,6 кг. Рама была построена Матиа Шерером из Mawis Bikes, который занимается созданием титановых рам уже 10 лет. Ральф считает, что помимо преимуществ в весе, титан дешевле углеродного волокна для 3D-печати, а также является более возобновляемым материалом. Наконец, коррозионная стойкость титанового сплава позволяет Ральфу творчески подходить к анодированию и пескоструйной обработке поверхностей велосипедов.

Титановый сплав обладает отличными механическими свойствами, имеет малый вес, коррозионную стойкость и хорошую биосовместимость, а также широко используется в челюстно-лицевой хирургии. Пластины из титана и титановых сплавов, титановые сетки, фиксирующие винты, искусственные протезы позволяют восстанавливать дефекты костей челюстно-лицевой области. Из-за сложного физиологического строения челюсти традиционная технология не позволяет точно изготовить протез из титанового сплава, соответствующий морфологии и биомеханическим характеристикам области дефекта и способный полностью восстановить протез. Поэтому часто возникают послеоперационные осложнения, приводящие к неудаче ремонта. Свойства титана и титановых сплавов как протезов костной ткани тесно связаны с их стабильностью, безопасностью и остеогенной способностью после имплантации. На практике 3D-печать подходит как для небольших участков, так и для сложных и индивидуализированных восстановительных конструкций, особенно для дефектов костей краниомаксиллофациальной области, имеющих такую же сложную форму и интерьер.

Стоимость титанового порошка для 3D-печати - один из ключевых факторов, который необходимо учитывать при разработке 3D-принтера. Стоимость одной детали будет зависеть от размера модели, сложности конструкции и процесса отделки. Хотя специальные материалы дороги и сложны в производстве, существует множество настроек и процессов, которые могут повысить качество напечатанной детали. Например, отжиг материала позволяет повысить его прочность на разрыв, жесткость и термостойкость. Этот процесс давно применяется в обрабатывающей промышленности, но может быть использован и в 3D-печати.