Bagaimana proses pembuatan aditif untuk TC 9 Titanium?

Manufaktur aditif, juga dikenal sebagai pencetakan 3D, telah merevolusi cara kita memproduksi suku cadang dan komponen yang kompleks. Terkait TC 9 Titanium, paduan titanium berperforma tinggi, memahami proses produksi aditif sangat penting bagi produsen dan pengguna akhir. Sebagai pemasok Titanium TC 9, saya berpengalaman dalam berbagai teknik manufaktur aditif yang dapat diterapkan pada material luar biasa ini.

Fusi Tempat Tidur Serbuk

Salah satu proses manufaktur aditif yang paling umum untuk TC 9 Titanium adalah fusi lapisan bubuk. Metode ini melibatkan penyebaran lapisan tipis bubuk Titanium TC 9 ke platform pembangunan. Sumber panas berenergi tinggi, seperti laser atau berkas elektron, kemudian digunakan untuk melelehkan dan memadukan bubuk secara selektif sesuai dengan model 3D yang telah dirancang sebelumnya.

Penggabungan Tempat Tidur Serbuk Laser (LPBF)

LPBF adalah teknik yang banyak diadopsi di industri. Prosesnya dimulai dengan model CAD dari bagian yang diinginkan. Model ini diiris menjadi lapisan tipis, dan informasinya dikirim ke mesin LPBF. Mesin ini menyebarkan lapisan bubuk Titanium TC 9, biasanya setebal 20 - 100 mikrometer, pada platform pembuatan. Sinar laser berkekuatan tinggi kemudian memindai lapisan bubuk, melelehkan dan memadatkan bubuk di area yang ditentukan oleh lapisan irisan model CAD.

Keunggulan LPBF untuk TC 9 Titanium sangat banyak. Ini dapat menghasilkan suku cadang dengan presisi tinggi dan geometri kompleks, termasuk saluran internal dan struktur kisi yang sulit atau tidak mungkin dicapai dengan metode manufaktur tradisional. Sifat mekanik komponen yang dicetak dapat dibandingkan dengan TC 9 Titanium tempa, berkat proses pemadatan cepat yang menghasilkan struktur mikro berbutir halus.

Namun, ada juga beberapa tantangan. Prosesnya relatif lambat, terutama untuk komponen berskala besar, karena laser harus memindai lapisan bubuk lapis demi lapis. Selain itu, laser berenergi tinggi dapat menyebabkan tegangan sisa pada bagian cetakan, yang mungkin memerlukan perlakuan panas pasca-pemrosesan untuk menghilangkannya.

Penggabungan Lapisan Serbuk Berkas Elektron (EB - PBF)

EB - PBF menggunakan berkas elektron sebagai pengganti laser sebagai sumber panas. Prosesnya berlangsung di lingkungan vakum, yang memiliki beberapa keunggulan bagi TC 9 Titanium. Vakum mengurangi risiko oksidasi selama proses peleburan, memastikan kemurnian bagian yang dicetak.

Berkas elektron dapat menyalurkan energi dalam jumlah besar dengan cepat, sehingga memungkinkan kecepatan pembangunan lebih cepat dibandingkan dengan LPBF. Hal ini menjadikan EB - PBF pilihan yang lebih cocok untuk memproduksi suku cadang Titanium TC 9 yang lebih besar. Masukan energi tinggi juga menghasilkan peleburan dan pemadatan bubuk yang lebih baik, sehingga menghasilkan komponen dengan kepadatan tinggi dan sifat mekanik yang baik.

Di sisi lain, mesin EB - PBF lebih mahal dan memerlukan perawatan yang lebih kompleks karena sistem vakum dan peralatan pembangkit berkas elektron. Berkas elektron berenergi tinggi juga dapat menyebabkan distorsi pada bagian cetakan, yang mungkin perlu diperbaiki melalui pasca-pemrosesan.

Deposisi Energi Terarah

Deposisi energi terarah (DED) adalah proses manufaktur aditif lain yang dapat digunakan untuk TC 9 Titanium. Dalam DED, sumber panas terfokus, seperti laser atau berkas elektron, digunakan untuk melelehkan material Titanium TC 9 saat diendapkan ke substrat.

DED berbasis laser

Dalam DED berbasis laser, sinar laser digunakan untuk membuat kolam cair pada substrat atau lapisan yang diendapkan sebelumnya. Serbuk atau kawat Titanium TC 9 kemudian dimasukkan ke dalam kolam cair, lalu meleleh dan menyatu dengan material yang sudah ada. Laser dan sistem umpan material bergerak secara terkoordinasi sesuai dengan model 3D, membangun bagian lapis demi lapis.

Salah satu keunggulan utama DED berbasis laser untuk TC 9 Titanium adalah kemampuannya untuk memperbaiki atau memodifikasi suku cadang yang ada. Ini dapat digunakan untuk menambahkan material pada komponen TC 9 Titanium yang aus atau rusak, sehingga memperpanjang masa pakainya. Proses ini juga memungkinkan produksi suku cadang berskala besar dengan relatif cepat, karena tingkat pengendapan bisa sangat tinggi.

Namun, permukaan akhir komponen yang dihasilkan oleh DED berbasis laser umumnya lebih kasar dibandingkan dengan proses fusi lapisan bubuk. Pasca pemrosesan, seperti pemesinan, sering kali diperlukan untuk mencapai kualitas permukaan yang diinginkan.

DED berbasis Sinar Elektron

Mirip dengan EB - PBF, DED berbasis berkas elektron menggunakan berkas elektron sebagai sumber panas. Proses ini juga dilakukan dalam ruang hampa, yang membantu mencegah oksidasi Titanium TC 9. DED berbasis berkas elektron dapat mencapai tingkat deposisi yang tinggi, sehingga cocok untuk pembuatan prototipe cepat dan pembuatan suku cadang Titanium TC 9 dalam skala besar.

Berkas elektron berenergi tinggi dapat menembus lebih dalam ke dalam material, menghasilkan ikatan yang lebih baik antar lapisan yang diendapkan. Namun seperti proses berbasis berkas elektron lainnya, proses ini memerlukan peralatan mahal dan operator khusus.

Pengaliran Pengikat

Pengaliran pengikat adalah pendekatan berbeda pada pembuatan aditif TC 9 Titanium. Dalam proses ini, bahan pengikat cair diendapkan secara selektif ke lapisan bubuk Titanium TC 9 sesuai dengan model 3D. Pengikat menyatukan partikel bubuk, menciptakan bagian hijau.

Setelah bagian hijau selesai dilakukan proses debinding untuk menghilangkan bahan pengikatnya. Kemudian, disinter pada suhu tinggi untuk memadatkan bagian tersebut dan mencapai sifat mekanik yang diinginkan.

Keuntungan dari pengikatan jetting adalah kecepatan pembuatannya yang relatif tinggi. Itu dapat menghasilkan banyak bagian secara bersamaan pada platform pembangunan yang besar. Ini juga merupakan pilihan yang lebih hemat biaya dibandingkan dengan beberapa proses pembuatan aditif lainnya, karena tidak memerlukan sumber panas berenergi tinggi seperti laser atau berkas elektron.

Namun, bagian-bagian yang dihasilkan oleh pengaliran pengikat mungkin memiliki kepadatan dan sifat mekanik yang lebih rendah dibandingkan dengan bagian-bagian yang dihasilkan oleh fusi lapisan bubuk atau pengendapan energi terarah. Proses pasca sintering mungkin diperlukan untuk meningkatkan kepadatan dan kinerja mekanis bagian-bagian tersebut.

Perbandingan dengan Paduan Titanium Lainnya

Saat membandingkan pembuatan aditif Titanium TC 9 dengan paduan titanium lainnya sepertiTC1 Titanium,TA3 Titanium, DanTA1 Titanium, ada beberapa perbedaan.

TC 9 Titanium memiliki sifat mekanik dan kimia yang unik, seperti kekuatan tinggi, ketahanan korosi yang baik, dan ketahanan panas yang sangat baik. Properti ini membuatnya cocok untuk aplikasi di industri luar angkasa, otomotif, dan medis. Proses manufaktur aditif untuk TC 9 Titanium perlu dioptimalkan secara cermat agar dapat memanfaatkan sepenuhnya sifat-sifat ini.

Sebaliknya, Titanium TC1 merupakan paduan yang lebih ulet, dan manufaktur aditifnya mungkin lebih berfokus pada pencapaian sifat mampu bentuk yang baik. TA3 Titanium memiliki kekuatan yang relatif lebih rendah namun kemampuan las yang lebih baik, yang dapat mempengaruhi pilihan proses pembuatan aditif. TA1 Titanium adalah titanium murni komersial dengan ketahanan korosi yang tinggi, dan pembuatan aditif TA1 Titanium mungkin lebih mementingkan menjaga kemurniannya selama proses berlangsung.

Kesimpulan

Sebagai pemasok Titanium TC 9, saya memahami pentingnya memilih proses produksi aditif yang tepat untuk berbagai aplikasi. Masing-masing proses - fusi lapisan bubuk, deposisi energi terarah, dan pengaliran pengikat - memiliki kelebihan dan tantangan tersendiri dalam pembuatan komponen Titanium TC 9.

Baik Anda mencari suku cadang berpresisi tinggi, pembuatan prototipe cepat, atau produksi skala besar, ada proses manufaktur aditif yang dapat memenuhi kebutuhan Anda. Jika Anda tertarik membeli TC 9 Titanium untuk proyek manufaktur aditif Anda, saya mendorong Anda untuk menghubungi saya untuk informasi lebih lanjut dan mendiskusikan kebutuhan spesifik Anda. Kami dapat bekerja sama untuk menemukan solusi terbaik untuk bisnis Anda.

Referensi

• Gibson, I., Rosen, DW, & Stucker, B. (2015). Teknologi Manufaktur Aditif: Pencetakan 3D, Pembuatan Prototipe Cepat, dan Manufaktur Digital Langsung. Peloncat.
• Frazier, KAMI (2014). Manufaktur aditif logam: tinjauan. Jurnal Teknik dan Kinerja Material, 23(6), 1917 - 1928.
• Schmid, M., & Wegener, K. (2015). Manufaktur aditif - Pembuatan prototipe yang cepat sudah menjadi hal yang lumrah. CIRP Annals - Teknologi Manufaktur, 64(2), 639 - 662.