Introduction du produit
Le substrat en titane est une plate-forme métallique à l'intérieur de la chambre de travail de l'équipement de fabrication d'additifs métalliques, tels que le Laser Powder Lit Masting LPBF et le faisceau d'électrons Flasting EBM. C'est la base physique du processus d'impression, où la première couche de poudre métallique est fondu et solidifiée par un faisceau d'énergie élevé - (laser ou faisceau d'électrons) sur cette plate-forme, et les couches suivantes sont une couche empilée par couche en haut de celle-ci, formant finalement une partie dimensionnelle de trois -.
Performance clé
Stabilité thermique: capable de résister à des cycles de température élevés supérieurs ou égaux à 1000 degrés, avec un coefficient d'extension thermique qui correspond au matériau d'impression (comme TI-6AL-4V);
Résistance à la fatigue: la durée de vie sous le chargement cyclique est supérieure à 5000 heures, évitant les fissures causées par le stress résiduel;
Compatibilité de l'interface: rugosité de surface PR inférieure ou égale à 3,2 μm, assurant une adhésion d'impression de première couche;
Conception légère: la structure composite réduit le poids de plus de 30%.
Caractéristiques structurelles
Habituellement, il s'agit d'une plaque rectangulaire ou circulaire épaisse (avec une épaisseur de plusieurs dizaines de millimètres, même des centaines de millimètres) pour assurer la rigidité et la capacité thermique.
La surface nécessite un usinage de précision pour assurer une planéité et une douceur extrêmement élevées, ce qui est le fondement pour assurer l'uniformité de la poudre et la qualité de la première couche de fusion.
Le dos a généralement des interfaces d'installation (telles que des trous filetés, des emplacements de carte) pour la fixation du système de levage de Workbench de l'équipement.
Le substrat est généralement considéré comme consommable ou semi-consommable. Une fois l'impression terminée, les pièces doivent être coupées et séparées du substrat (coupe de fil, fraisage, etc.), et le processus de séparation peut endommager la surface du substrat. Après plusieurs coupures et réparations de surface (réintégration), le substrat a finalement été supprimé en raison d'une épaisseur insuffisante.
Du titane pur au composite
Substrat en alliage en titane à haute résistance
Ti-6Al-4V Eli: élément interstitiel ultra bas (teneur en oxygène<0.13%), enhances fatigue strength to 978MPa;
- Type Titanium Alloy (tel que Ti - 5553): la limite d'élasticité supérieure ou égale à 1100 MPA, la résistance à la température a augmenté à 600 degrés (adapté aux composants aérospatiaux à haute température).
Substrat renforcé composite
| Taper | Phase d'amélioration | Amélioration des performances | Cas de candidature |
| Renforcement des particules en céramique |
Tib₂, sic |
Conductivité thermique ↑ 45W / m · k (titane pur seulement 7W / m · k) | Plaque de base de buse de fusée (Western Sky Intelligent Manufacturing) |
| Renforcement des particules en céramique | Couche de tantalum de 30 à 60 μm | La bioactivité a augmenté, la capacité d'intégration osseuse s'est améliorée de 50%. | Plaque osseuse médicale (porosité 50-80%) |
| Substrat de titane dégradé | Titane pur surface, Titanium central - alliage de molybdène | La résistance aux liaisons a augmenté de 30%, la rigidité a augmenté de 40% | Trumpf |
Contrôle des défauts et traitement de surface
Nouveau processus de fabrication anti-fatigue
Processus de NAMP (net AM): En régulant de manière asynchrone la migration des limites des grains et en éliminant les pores, la résistance à la fatigue du TI-6AL-4V est augmentée de 106% (475MPA → 978MPA), brisant la faiblesse de la fatigue des matériaux d'impression 3D traditionnels.
Technologie de traitement de surface
Texturation laser: conception de micro-fosse, combinée avec une augmentation de 30% de la résistance;
Dépôt de vapeur chimique (CVD): utilisé pour les revêtements de tantale avec une épaisseur de 30 à 60 μm et une taille de grain<10 μ m (better than traditional 2-4 μ m coatings);
Nano Shot Perening Renforcening: Platinum Lite (BLT) Brevet, Fatigue Life atteint le double de la moyenne de l'industrie.
Scénarios d'application
Aérospatial
Les lames de moteur imprimées en alliage de titane non poreuses (résistantes à 20 cycles thermiques);
Métamatériaux à base de titane (tels que TP - HSL Structure): 50% plus forts que les alliages de magnésium de la même densité, utilisés pour les couches de protection thermique de missiles.
Biomédical
Plaque osseuse personnalisée: substrat poreux en titane poreux imprimé en 3D + revêtement de tantale basé sur les données CT du patient, avec un module élastique (2-30gpa) correspondant à l'os humain pour éviter le blindage de stress;
Implantation dentaire: 0,1 - 2 mm La plaque de titane ultra-mince correspond avec précision à la surface de la mâchoire, augmentant l'efficacité chirurgicale de 40%.
Intégration de matériaux hétérogènes
Technologie de la Northeastern University: Fonctionner directement le plastique renforcé de fibre de carbone (CFRP) sur le substrat de titane, avec une résistance au cisaillement de traction de 27,3 MPa, sans avoir besoin d'adhésif.
Emballage et transport
Le cœur de l'emballage et du transport des substrats en titane réside dans la "protection et la stabilité", une structure de boîte en bois spéciale personnalisée + dispositif de compression pour empêcher le mouvement.
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