أصبح الجمع بين سبائك التيتانيوم والطباعة ثلاثية الأبعاد اتجاهًا جديدًا في التنمية الصناعية. نظرًا للتوصيل الحراري الصغير لسبائك التيتانيوم، يصعب إطلاق التسخين السريع المحلي في عملية القطع والحرارة، وبالتالي فإن طريقة المعالجة لتقليل تصنيع المواد صعبة، كما أن عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد للتصنيع الإضافي تتجنب بشكل أفضل عيوب الطريقة التقليدية، ومن المتوقع أن يصبح الجمع بين الاثنين اتجاهًا جديدًا. على سبيل المثال، تتعاون شركة تصنيع الساعات الأجنبية Barrelhand والمورد الرئيسي لمعدات الطباعة ثلاثية الأبعاد في استخدام عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج علبة ساعة مصنوعة من سبائك التيتانيوم، وأصدرت شركة Honor هاتفًا محمولاً جديدًا بشاشة قابلة للطي Magic V2 في جزء مفصلي للشاشة قابل للطي من الطباعة ثلاثية الأبعاد من سبائك التيتانيوم عملية. لقد أصبحت أول آلة رائدة قابلة للطي في العالم بمفصلات من سبائك التيتانيوم، وهي أيضًا أول استخدام واسع النطاق لعملية طباعة سبائك التيتانيوم ثلاثية الأبعاد على الهواتف المحمولة.
لماذا نستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد لصنع الأجزاء الهيكلية من سبائك التيتانيوم؟
(1) التصنيع التقليدي لسبائك التيتانيوم أمر صعب. بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم، فإن الآلات التقليدية لديها صعوبة معينة في مواجهة سبائك التيتانيوم. ويرجع ذلك أساسًا إلى انخفاض التوصيل الحراري لسبائك التيتانيوم، والتوصيل الحراري لسبائك التيتانيوم TC4 الشائعة هو 7.96W/m·K فقط، وهو أقل بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم. وهذا يؤدي إلى تراكم حرارة سبائك التيتانيوم أثناء المعالجة، والتدفئة المحلية بسرعة. وفقًا لبيانات شبكة تكنولوجيا التصنيع المتقدمة، فإن طريقة القطع التقليدية يمكن أن تجعل درجة الحرارة المحلية لسبائك التيتانيوم أكثر من 1000 درجة، من ناحية، تؤدي إلى تآكل حافة الأداة، والتشقق وتراكم الحطام، وتقصير عمر الأداة، على ومن ناحية أخرى، دمرت درجة الحرارة المحلية المرتفعة أيضًا سلامة سطح سبائك التيتانيوم، مما أدى إلى انخفاض الدقة وتقليل قوة الكلال. وفقًا لبيانات بوليمر Ai Bang، يبلغ الناتج الإجمالي لإطار الهاتف المحمول باستخدام مادة سبائك التيتانيوم حوالي 30%-40%، وهو أقل بكثير من 80% من إطار سبائك الألومنيوم. لقد كانت المعالجة التقليدية للمعادن الأخرى ناضجة نسبيًا. سعر الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم أرخص من سبائك التيتانيوم، في حين أن الموصلية الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم أعلى، ولن تكون هناك مشاكل مشابهة لمعالجة سبائك التيتانيوم عند استخدام عملية تقليل المواد التقليدية، وبالتالي فإن عملية المعالجة من خلال CNC أو الصب بالقالب كان ناضجًا جدًا، وأسعار المواد الخام وتكاليف المعالجة منخفضة. على المدى القصير، فإن ميزة أداء التكلفة لاستخدام عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد غير كافية.
(2) يتم تكييف العملية الفنية للطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل جيد مع تحضير أجزاء سبائك التيتانيوم. أ، تختلف الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد التي تمثلها تقنية SLM عن التصنيع التقليدي لألواح CNC وتخفيض القضبان، SLM هي عملية تصنيع مضافة من خلال ذوبان مسحوق المعدن بالليزر وتراكم الطبقة فوق الطبقة، مما يتجنب عيوب قطع سبائك التيتانيوم من التقنية طريق؛ ب، تتميز عملية طباعة طبقة التصنيع المضافة بحساسية منخفضة التكلفة للهياكل المعقدة، وبالتالي فإن حرية التصميم أثناء المعالجة عالية، ويمكن تحقيق الوزن الخفيف من خلال المزيد من هياكل التجويف الداخلي؛ ج، معدات الطباعة ثلاثية الأبعاد من خلال تصميم كبير الحجم ومجهزة بمزيد من رؤوس الليزر، يمكنها تحقيق تشكيل متعدد في وقت واحد، وتحسين كفاءة الطباعة بشكل كبير؛ د، الطباعة ثلاثية الأبعاد هي تقنية تشكيل متكاملة، مقارنة بمعالجة القطع، والأجزاء الهيكلية الناتجة تتمتع بقوة واتساق أفضل.
(3) تعمل عملية طباعة سبائك التيتانيوم ثلاثية الأبعاد على تحسين أداء الهواتف المحمولة ذات الشاشات القابلة للطي بشكل كبير. في يوليو 2023، أصدرت Glory هاتفًا محمولاً جديدًا بشاشة قابلة للطي Magic V2، والذي يستخدم مادة سبائك التيتانيوم في مفصلات الأجزاء الرئيسية في مكان الطي. يتمثل الدور الرئيسي للمفصلة في المساعدة على طي الشاشة المرنة، والتي تلعب دورًا مهمًا في متانة الهاتف المحمول، ودرجة ملاءمة حالة الطي واستواء حالة التمدد. وفقًا لبيانات Honor الرسمية، بفضل استخدام مفصلات سبائك التيتانيوم، يصل سمك الطي لـ Magic V2 إلى 9.9 مم، ويبلغ سمك التمدد 4.7 مم فقط، وتزداد قوة مادة سبائك الألومنيوم بنسبة 150٪، أكثر من يمكن تحقيق 400,000 طيات، ويبلغ الوزن 231 جرامًا فقط، وتتصدر مؤشرات الأداء غالبية الهواتف المحمولة ذات الشاشات القابلة للطي في السوق.
ما هي العلاقة بين الطباعة ثلاثية الأبعاد وعمليات CNC وMIM؟
العلاقة بين الطباعة ثلاثية الأبعاد و CNC هي علاقة تكاملية وبديلة
(1) يمكن أن تحل الطباعة ثلاثية الأبعاد الهيكلية محل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي جزئيًا. نظرًا لأن الطباعة ثلاثية الأبعاد تتميز بحساسية منخفضة التكلفة للأجزاء الهيكلية المعقدة، فإن طريقة التصنيع الإضافي تحدد أنها مناسبة لمعالجة الأجزاء الهيكلية الأكثر تعقيدًا، لذلك عندما تشتمل قطعة العمل على شكل منحني وتحتوي على المزيد من الهياكل المجوفة بالداخل، يمكن أن تحل الطباعة ثلاثية الأبعاد محل الطباعة ثلاثية الأبعاد عملية CNC. بالإضافة إلى ذلك، تتميز الطباعة ثلاثية الأبعاد بخصائص تخصيص عالية، لذا فهي تتمتع بإمكانية تطبيق واسعة في زراعة العظام الطبية. (2) تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد لجانب المواد مكملة للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي. بالنسبة لسبائك التيتانيوم والسبائك الفائقة وغيرها من المواد التي يصعب معالجتها، فإن التصنيع الإضافي من خلال تراكم طبقة معالجة المسحوق، من المبدأ الفني لتجنب الآلات التقليدية في عملية القطع من السهل إنتاج عيوب. لذلك، يمكن أن تساعد الطباعة ثلاثية الأبعاد CNC على إكمال عملية صب مواد المعالجة الأكثر صعوبة، في حين أن الفراغ المعالج يحتاج أيضًا إلى روابط لاحقة للتليين وقطع الأسلاك والتلميع والتلميع، وستكون أدوات آلة الطحن والتلميع CNC في رابط ما بعد المعالجة خطوة لمزيد من المعالجة الدقيقة، يمكن للعمليتين أن تكمل بعضها البعض. (3) يتعايش التكامل والاستبدال بين العمليتين، ويعتبر الاقتصاد أحد الاعتبارات المهمة في الاختيار. بأخذ معالجة مواد سبائك التيتانيوم كمثال، تتمثل مزايا الطباعة ثلاثية الأبعاد في الاستخدام العالي للمواد الخام والإنتاجية العالية ودعم الهياكل المعقدة، في حين أن مزايا CNC هي أن حجم الطباعة كبير والتعقيد الهيكلي معتدل ، وتكون تكلفة المنتج الواحد منخفضة عند الإنتاج على نطاق واسع.
