titanium am poeders voor additieve productie

Met uitzonderlijke sterkte-gewichtsverhoudingen, corrosiebestendigheid en biocompatibiliteit is titanium een zeer gewaardeerd materiaal voor additive manufacturing in de ruimtevaart, de medische sector, de auto-industrie en industriële toepassingen. Dit overzicht verkent de verschillende titanium am poeders, hun bijbehorende eigenschappen, nabewerkingen, toonaangevende wereldwijde leveranciers en voorbeelden van toepassingen per industrie.

Overzicht van titanium am poeders

De belangrijkste eigenschappen maken titanium zo'n ideaal materiaal voor poederbedfusie en AM-processen met gerichte energieafzetting:

• Hoge sterkte - overtreft vaak gegloeid titanium en evenaart Ti-6Al-4V
• Lage dichtheid - hoge sterkte-gewichtsverhouding, lager gewicht van geprinte onderdelen
• Corrosiebestendigheid - beschermend schild van oxide op het oppervlak
• Biocompatibiliteit - geschikt voor medische hulpmiddelen en implantaten
• Mogelijkheid tot legeren - aangepaste eigenschappen zoals sterkte en hardheid
• Kosteneffectiviteit - minder materiaalafval in vergelijking met machinale bewerking van blokken
• Vliegratio van meer dan 90%+ - geoptimaliseerde ontwerpen besparen gewicht en materiaal

In combinatie met de ontwerpvrijheid die AM mogelijk maakt, opent titanium nieuwe toepassingsmogelijkheden.

Poederopties titaniumlegering voor AM

Populaire titaanlegeringen die tegenwoordig worden gebruikt, zijn commercieel zuivere kwaliteiten, alfa- en alfa-bèta-legeringen en nieuwe eigen kwaliteiten zoals titanium 6242.

Gemeenschappelijke titaniumlegeringssamenstellingen

Legering	Al%	V%	Fe%	O%	Ander
CP Ti Graad 1	–	–	≤ 0.20	≤ 0.18	–
CP Ti graad 2	–	–	≤ 0.30	≤ 0.25	–
Ti-6Al-4V	5.5-6.5	3.5-4.5	≤ 0.25	≤ 0.13	–
Ti 6242	5.8-6.8	–	≤ 0.30	≤ 0.20	Mo, Zr

Sporen zuurstof, stikstof en koolstof worden strikt beperkt om optimale AM-verwerking en mechanische eigenschappen te garanderen.

Specificaties voor titanium am poeders

Zeer zuiver, sferisch titaniumpoeder met een gecontroleerde deeltjesgrootteverdeling is nodig voor defectvrije, dichte AM-onderdelen.

Deeltjesgrootteverdeling titaniumpoeder

Meting	Specificatie
Maatbereik	15 - 45 μm
Gemiddelde deeltjesgrootte	25-35 μm
Deeltjesvorm	Overwegend bolvormig

De bolvorm bevordert de smeerbaarheid van het poeder. Gecontroleerde verdeling voorkomt ontmengingsproblemen tijdens het aanbrengen en recycleerbaarheid.

Nabewerkingsprocedures voor AM Titanium onderdelen

Gangbare nabehandelingsopties voor additief vervaardigde titanium onderdelen zijn onder andere:

Methoden voor nabewerking

Stressverlagend

Veroudering bij lage temperatuur elimineert restspanningen uit het bouwproces, waardoor potentiële kromtrekken en scheuren worden voorkomen.

Oppervlakteafwerking

Verbetert de oppervlakteafwerking voor precieze afmetingen, breekt scherpe randen of verbetert het esthetische uiterlijk.

Heet isostatisch persen

Verdicht elke interne porositeit door gelijktijdige toepassing van verhoogde temperatuur en isostatische druk. Vereist voor dynamische eindtoepassingen.

Hittebehandeling

Verandert de microstructuur van Ti-6Al-4V en andere titaanlegeringen om mechanische eigenschappen zoals vervormbaarheid en levensduur bij vermoeidheid te verbeteren.

Bewerking

Brengt zeer nauwkeurige afmetingen en oppervlakteafwerkingen voor lager- en afdichtingsoppervlakken op AM bijna-netvormige onderdelen.

Technieken voor additieve productie van titaniumpoeder

Modern metaal 3D printen maakt gebruik van microlassen van fijn titanium om complexe onderdelen te maken. Twee veelgebruikte benaderingen zijn:

Vergelijking van procesopties voor Titanium AM

Methode	Beschrijving	Voordelen	Beperkingen
Poederbedfusie	Laser of elektronenbundel versmelt selectief regio's van poederbed volgens digitaal model	Uitzonderlijke geometrische mogelijkheden en materiaalveelzijdigheid geschikt voor functionele titanium onderdelen voor eindgebruik	Langzamere bouwsnelheden dan DED; groottebeperkingen door machinebed
Gerichte energiedepositie	Gerichte warmtebron smelt metalen poederspuitmond	Grotere componenten mogelijk; Cumulatief bouwoppervlak. Ideaal voor reparaties en coatings.	Slechtere oppervlakteafwerking; Hogere porositeit - vereist uitgebreide nabewerking.

Lasergebaseerde benaderingen worden momenteel het meest gebruikt voor het printen van zeer zuivere titaniumlegeringen dankzij de precisie en materiaalprestaties.

Toepassingen van titanium am poeders

Dankzij de materiaalvoordelen van titanium, zoals hoge mechanische prestaties per gewichtseenheid in combinatie met AM-ontwerpvrijheid, zijn toepassingen onder andere:

Industrieën die Titanium AM-onderdelen gebruiken

Lucht- en ruimtevaart - motorsteunen, drone-onderdelen, satellietonderdelen

Medisch & tandheelkundig - implantaten, prothesen, chirurgische instrumenten

Automobiel - motorsportuitrusting, aangepaste beugels

Olie gas - diepzee gereedschap, kleppen en pompen

Stroomopwekking - lichtgewicht waaiers, turbineschoepen

Nieuwe legeringen zoals Ti-6242 vergroten de mogelijkheden van titanium in sectoren met een sterke groei.

Toonaangevende leveranciers van Titanium drukpoeders

Belangrijke producenten van sferische titaniumpoeders voor betrouwbare AM-processen zijn onder andere:

Titanium poeder fabrikanten

Bedrijf	Algemene cijfers	Prijs/Kg
AP&C	Ti-6Al-4V, Ti-6242, graad 2, 23	$50 – $350
De Linde Groep	Ti-6Al-4V, graad 2, 23, 5	$200 – $600
Wolfram metaalpoeder	Ti-6Al-4V, graad 5	$100 – $500
Sandvik	Ti-6Al-4V	$120 – $310

Prijzen zijn sterk afhankelijk van zuiverheidsnormen, parameters voor poedergrootte, gecertificeerde chemie en aankoopvolumes.

FAQ

Welke kwaliteit titaniumlegering is het beste voor medische of tandheelkundige AM-onderdelen?

Medische graad 5 titanium met strenge chemische controles wordt aanbevolen voor bio-inerte implantaattoepassingen die optimale biocompatibiliteit en hoge vermoeiingsprestaties vereisen.

Waarom is een laag zuurstofgehalte cruciaal voor titanium printpoeders?

Een hoog zuurstofgehalte leidt tot een overmaat aan titaniumoxides die het smeltvermogen, de vervormbaarheid, de vermoeiingslevensduur en de mechanische prestaties verminderen. Zuurstof wordt beperkt tot niveaus onder 0,18-0,2%.

Welke titaanlegeringen hebben het meeste baat bij nabewerking?

Prominente dubbele warmtebehandelingen voor Ti-6Al-4V verhogen de treksterkte en verbeteren de vervormbaarheid. Grade 2 titanium behaalt de hoogste trekwinst door ontgloeien gevolgd door verouderingsreactie.

Is oppervlakteafwerking vereist voor AM Titanium onderdelen?

Bepaalde toepassingen vereisen dimensionale nauwkeurigheid, tribologische, esthetische of inactiveringsbehoeften die het best worden aangepakt door oppervlakteverbetering - inclusief CNC precisiebewerking, slijpen/polijsten, EDM, shotpeening, anodisatie, plasma elektrolytische oxidatie enz.

Hoe moeten leveranciers worden geëvalueerd voor het drukken van titaniumpoederbestellingen?

Belangrijke kritieke kenmerken die door additiefproducenten en ontwerpers worden gebruikt om titaniumpoederleveranciers te kwalificeren, naast een redelijke prijs, zijn onder andere: sferische morfologie, strenge controle van de deeltjesgrootteverdeling, extreem laag gehalte aan gasvormige onzuiverheden (vooral zuurstof en stikstof), traceerbaarheid van partijen via een streng kwaliteitsbeheersysteem, snel reagerende technische expertise, beschikbaarheid van monsters en certificeringen die gestandaardiseerde interne testprotocollen bewijzen.

ken meer 3D-printprocessen