Renishaw и Tekna разрабатывают титановые порошки

Renishaw - британская инженерная компания, специализирующаяся на метрологии и системах аддитивного производства, заключила партнёрство с Tekna, канадским производителем материалов, чтобы сделать 3D‑печать титаном более эффективной и экономичной. Их сотрудничество сосредоточено на создании порошка титанового сплава более крупного помола, оптимизированного для систем лазерного порошкового наплавления (LPBF). Более крупный размер частиц обеспечивает более высокие темпы производства, снижает риски, связанные с обработкой материалов, и уменьшает общие производственные затраты для промышленных пользователей.

Компания Tekna, штаб‑квартира которой находится в Шербруке, Квебек, разрабатывает передовые плазменные системы и металлические порошки, используемые в аэрокосмической отрасли, энергетике и аддитивном производстве. Основанная в 1990 году профессорами Университета Шербрука Махером Булосом и Ежи Юревичем как исследовательская компания, Tekna имеет производственные площадки в Канаде и Франции, а также дополнительные офисы продаж в Азии под управлением материнской компании Tekna Holding ASA. По состоянию на конец 2024 года в группе работало 185 сотрудников по всему миру.

Титановые сплавы, такие как Ti‑6Al‑4V (Ti64), широко применяются в аэрокосмической и медицинской промышленности благодаря высокому отношению прочности к весу, коррозионной стойкости и биосовместимости. Однако использование мелких порошков Ti64 размером обычно от 15 до 45 микрон в системах LPBF связано с трудностями. Их производство дорогостоящее, а малый размер частиц повышает риск воспламенения и попадания в дыхательные пути. Поскольку такие порошки классифицируются как опасные грузы, предприятия вынуждены инвестировать в вентиляцию и инфраструктуру для хранения, что увеличивает затраты и ограничивает доступность титанового аддитивного производства на чувствительных к цене рынках.

Обе компании исследовали, могут ли более крупные титановые порошки сохранить прочность материала и одновременно ускорить процесс печати. Tekna применила свой процесс радиочастотной (РЧ) плазменной атомизации, в котором титановая проволока подаётся в плазменную горелку, расплавляется и превращается в капли, охлаждающиеся до сферических частиц порошка. Этот непрерывный безрасходный процесс минимизирует загрязнение, поскольку отсутствует контакт электродов или газовых струй с расплавленным металлом. Полученные порошки отличаются высокой сферичностью, однородным химическим составом и хорошей текучестью - ключевыми параметрами для стабильного аддитивного производства.

Используя этот метод, Tekna разработала и оптимизировала вариант Ti64 крупного помола. Команда Renishaw протестировала порошок, оптимизировав параметры лазера, измерив плотность и проведя испытания текучести, чтобы подтвердить его эффективность в коммерческих LPBF‑системах. По данным Tekna, новый порошок позволяет создавать более толстые слои - около 90 микрон по сравнению с обычными 30–60 микронами - что ускоряет печать без ухудшения прочности деталей или качества поверхности.

«Объединив наш опыт, Tekna разработала крупнозернистый титановый порошок, который помогает Renishaw повышать эффективность процессов для клиентов, а также снижать прямые затраты на порошок», - отметил Амир Нобари, менеджер по техническим продажам Tekna. «Более крупные частицы идеально работают с LPBF‑системами Renishaw, обеспечивая быструю печать более толстыми слоями при сохранении основных свойств материала».

Подразделение аддитивного производства Renishaw подчеркнуло значимость совместного этапа тестирования. «Опыт Renishaw в квалификации материалов был критически важен для обеспечения оптимальной работы крупнозернистого титанового порошка Tekna в наших системах», - сказал Джон Лаурето, менеджер аддитивного производства Renishaw. «Совместная работа позволила тщательно протестировать и доработать материал, чтобы он соответствовал высоким стандартам надежного и качественного аддитивного производства. Преимущества затрагивают многие отрасли - в автоспорте и автомобилестроении порошок обеспечивает отличную механическую прочность при малом весе, а также уже используется в аэрокосмической и оборонной промышленности».

Проверенный материал даёт заметные эксплуатационные преимущества. Более крупные порошки уменьшают стоимость распыления и просеивания, увеличивают выход годной продукции и уменьшают количество отходов. Поскольку они не классифицируются как опасные материалы, логистика и хранение упрощаются, что снижает затраты на соблюдение требований и транспортировку. Меньшее образование пыли также снижает риски для здоровья работников, создавая более безопасные и устойчивые производственные условия.

Системы аддитивного производства Renishaw с открытой архитектурой позволяют пользователям настраивать толщину слоя и параметры экспонирования под конкретные приложения. В сочетании с плазменным распылением порошка Tekna такая гибкость сокращает производственные циклы и повышает производительность. По мере того как металлическое аддитивное производство всё активнее масштабируется в сторону серийного, возможность печати более толстых слоев без потери качества становится всё более важной для промышленного внедрения.

Благодаря этому сотрудничеству обе компании демонстрируют, как инновации в области материалов напрямую улучшают экономическую эффективность, безопасность и масштабируемость металлического аддитивного производства. Более крупные титановые порошки, такие как новый вариант Ti64 от Tekna, открывают путь к более быстрой и экологичной производственной цепочке, расширяя применение титана в аэрокосмической, медицинской и промышленной сферах.