مجال التطبيق واتجاه تطوير تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم

 الطباعة ثلاثية الأبعاد (3DP) هي نوع من تكنولوجيا النماذج الأولية السريعة، والمعروفة أيضًا باسم التصنيع الإضافي [1]. وهو يعتمد على ملفات النماذج الرقمية ويستخدم مواد لاصقة مثل مسحوق المعدن أو البلاستيك للطباعة طبقة تلو الأخرى. تقنية لبناء الأشياء بطريقة ما. عادة ما يتم تحقيق الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام طابعات مواد التكنولوجيا الرقمية.

مع التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا، تم استخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع في مختلف المجالات. باعتبارها تكنولوجيا طباعة معدنية مهمة، تتمتع تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم بآفاق تطبيق واسعة. ستناقش هذه المقالة اتجاهات التطبيق والتطوير المستقبلي لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم في مجال الطيران والرعاية الصحية وتصنيع السيارات والتخطيط المعماري وإنتاج المنتجات الاستهلاكية والبحث العلمي والنماذج الأولية والتخصيص الشخصي.

ظهرت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في منتصف-1990 وهي في الواقع أحدث أجهزة النماذج الأولية السريعة التي تستخدم تقنيات مثل المعالجة بالضوء وتصفيح الورق. مبدأ عملها هو في الأساس نفس مبدأ الطباعة العادية. الطابعة مليئة "بمواد الطباعة" مثل السائل أو المسحوق. بعد توصيلها بالكمبيوتر، يتم تركيب "مواد الطباعة" طبقة بعد طبقة من خلال التحكم بالكمبيوتر، وفي النهاية يتم تحويل المخطط الموجود على الكمبيوتر إلى كائن مادي. تسمى تقنية الطباعة هذه بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ثلاثية الأبعاد.

                                                                                          المجال الطبي

تُستخدم أيضًا تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم على نطاق واسع في مجال الرعاية الصحية. من خلال تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم، يمكن إنتاج غرسات طبية مخصصة مثل العظام وصمامات القلب والعمود الفقري. يمكن لهذه الغرسات أن تتكيف بشكل أفضل مع الاحتياجات الجسدية للمريض وتحسين فعالية العلاج. في المستقبل، مع تحسين التوافق الحيوي والنشاط الحيوي، ستلعب تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم دورًا أكثر أهمية في مجال الرعاية الطبية.

　يُطلق على التيتانيوم اسم المعدن "المحب للحياة". لديها مزايا غير سامة وغير ضارة، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل العالية، والقوة العالية، والكثافة المنخفضة، والتوافق الحيوي الجيد، وما إلى ذلك، ومعاملها المرن قريب من معامل الأنسجة الصلبة البشرية. مجال المعادن الطبية يحتل "نصف البلاد". اليوم، تُستخدم تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم بشكل رئيسي في جراحة العظام وطب الأسنان.

                                                                                   مجال الطيران

     تتمتع تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم بتطبيقات واسعة في مجال الطيران. ومن خلال تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن تصنيع مكونات الفضاء الجوي بشكل أخف وأكثر مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة وأكثر مقاومة للتآكل. على سبيل المثال، يمكن لتصنيع الأجزاء الهيكلية للطائرات وجسم الطائرة والأجنحة وما إلى ذلك تحسين أداء الطائرة وتقليل التكاليف. في المستقبل، مع تقدم التكنولوجيا، ستلعب تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم دورًا أكثر أهمية في مجال الطيران.

                                                                               النموذج الأولي ومجال العفن

      تتمتع الطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا بمزايا فريدة في مجال النماذج الأولية والقوالب. بالمقارنة مع طرق الإنتاج التقليدية، يتم التحكم في الطباعة ثلاثية الأبعاد بواسطة الكمبيوتر ويمكن التحكم بدقة في الحجم وفقًا لرسم البرنامج ثلاثي الأبعاد. بالنسبة للأجزاء المعقدة، لا توجد قيود على مسار الإنتاج، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من وقت إعداد النموذج والعفن، ويحسن دقة وجودة النموذج، ويوفر الكثير من الوقت والمال.

                                                                  اتجاه تطوير تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم

 وباعتبارها تكنولوجيا تصنيع متطورة، فإن تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم تدمج التصميم والتصنيع. في السنوات الأخيرة، اجتذبت اهتمامًا واسع النطاق من جميع مناحي الحياة، وأظهرت مجموعة واسعة من التطبيقات في مجالات التكنولوجيا الفائقة مثل الفضاء الجوي، والدفاع الوطني والجيش، والطب الحيوي، والسكك الحديدية عالية السرعة للسيارات. ومع ذلك، فإن الآفاق، مقارنة بتكنولوجيا التصنيع التقليدية بدأت متأخرة، وتاريخ التطوير يبلغ حوالي 30 عامًا فقط، ولا تزال هناك فجوة كبيرة مقارنة بالدول المتقدمة في العالم، على سبيل المثال: كفاءة تشكيل أجزاء سبائك التيتانيوم منخفضة، والدقة لم تصل بعد إلى الدقة العالية. تكلفة إعداد المستوى والمعدات والمواد مرتفعة، ولم تتحقق بعد مشاكل مثل التطبيقات الصناعية والتجارية واسعة النطاق، وخاصة قمع العيوب في الأجزاء المشكلة. في الوقت الحاضر، لا يزال البحث عن العيوب في عملية تشكيل الأجزاء، مثل الكروية والشقوق والمسام وتشوه الاعوجاج في بلدنا في المرحلة الأولية، ولا يزال هناك الكثير من الأعمال البحثية التي يتعين تنفيذها بشكل عاجل.

(1) فيما يتعلق بالمواد، تطوير معدات إنتاج جديدة وعمليات تحضير لمسحوق سبائك التيتانيوم الكروية لتحسين جودة مسحوق سبائك التيتانيوم (حجم الجسيمات، الكروية، السيولة، غاز التضمين، وما إلى ذلك)، وبالتالي تحسين هيكل وميكانيكا أداء الأجزاء. بالإضافة إلى ذلك، يتم تقليل التكلفة عن طريق زيادة إنتاجية المسحوق وإعادة تدوير المسحوق وإعادة استخدامه.

(2) فيما يتعلق بالمعدات، من ناحية، ينبغي تحسين كفاءة التشكيل ودقة التشكيل وتكلفة المعدات؛ من ناحية أخرى، يجب تطوير معدات الطباعة ذات الدرجة الصناعية واسعة النطاق لتحقيق الإنتاج والتطبيق على نطاق واسع تدريجيًا.

(3) فيما يتعلق بالفحص، مع تطوير الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد في اتجاه واسع النطاق ومعقد ودقيق، فإن العديد من طرق الفحص التقليدية غير المدمرة بها نقاط عمياء، ويلزم تطوير تقنيات فحص غير مدمرة جديدة؛ من خلال الفحص عبر الإنترنت للرصد الفوري للأنسجة والعيوب. تعد التكنولوجيا أحد اتجاهات البحث الرئيسية في المستقبل؛ بالإضافة إلى ذلك، فإن إنشاء وتحسين معايير الاختبار غير المدمرة هو الأساس للتطبيق الواسع لتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد.

(4) من حيث العملية، مواصلة تحسين عملية تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد، وقمع العيوب في عملية التشكيل، وتحسين الخواص الميكانيكية للأجزاء المشكلة. لا تزال القضايا الرئيسية مثل تطور الإجهاد الداخلي في الأجزاء أثناء عملية التشكيل، وسلوك التشوه والتشقق، وآليات توليد العيوب، من القضايا التي تحتاج إلى دراسة في المستقبل.