Renishaw та Tekna розробляють титанові порошки

Renishaw, британська компанія з інженерних технологій, що спеціалізується на метрології та системах адитивного виробництва, уклала партнерство з Tekna, канадським виробником матеріалів, щоб зробити 3D-друк титаном більш ефективним та економічно вигідним. Їх співпраця зосереджена на розробці порошку титанового сплаву грубішого помелу, оптимізованого для систем лазерного порошкового наплавлення (LPBF). Більший розмір частинок забезпечує швидші темпи виробництва, знижує ризики, пов'язані з обробкою матеріалів, та нижчі загальні виробничі витрати для промислових користувачів.

Компанія Tekna, штаб-квартира якої знаходиться в Шербруку, Квебек, розробляє передові плазмові системи та металеві порошки, що використовуються в аерокосмічній галузі, енергетиці та адитивному виробництві. Заснована в 1990 році як дослідницька та розробницька компанія професорами Університету Шербрука Махером Булосом та Єжи Юревичем, Tekna має виробничі майданчики в Канаді та Франції, а також додаткові офіси продажів в Азії під керівництвом своєї материнської організації Tekna HoldingASA. Станом на кінець 2024 року група повідомляла про 185 співробітників по всьому світу.

Титанові сплави, такі як Ti-6Al-4V (Ti64), широко використовуються в аерокосмічному та медичному виробництві завдяки своєму співвідношенню міцності до ваги, корозійній стійкості та біосумісності. Однак, використання дрібних порошків Ti64, зазвичай розміром від 15 до 45 мікрон, у системах LPBF пов'язане з певними труднощами. Їх виробництво є дорогим, а малий розмір частинок збільшує ризик займистості та вдихання. Оскільки ці дрібні порошки класифікуються як небезпечні вантажі, компанії повинні інвестувати в інфраструктуру для вентиляції та зберігання, що збільшує загальні виробничі витрати та обмежує доступність титанового AM на ринках, чутливих до витрат.

Обидві фірми співпрацювали, щоб визначити, чи можуть грубіші титанові порошки зберігати цілісність матеріалу, забезпечуючи пришвидшення друку. Tekna застосувала свій процес радіочастотної (РЧ) індукційної плазмової атомізації, в якому титановий дріт подається в плазмовий пальник, плавиться та перетворюється на краплі, які охолоджуються до сферичних частинок порошку. Цей безперервний процес без витратних матеріалів мінімізує забруднення, оскільки жодні електроди чи газові струмені не торкаються розплавленого металу. Отримані порошки демонструють високу сферичність, однорідний хімічний склад та високу плинність - характеристики, які є вирішальними для повторюваного адитивного виробництва.

Використовуючи цей метод, Tekna розробила та оптимізувала варіант Ti64 грубого подрібнення. Команда британського виробника з матеріалів перевірила порошок за допомогою оптимізації параметрів лазера, вимірювань щільності та випробувань потоку, щоб підтвердити його ефективність у комерційних системах LPBF. За даними Tekna, порошок дозволяє створювати товстіші шари нарощування - близько 90 мікрон порівняно зі звичайними 30 або 60 мікронами - що призводить до швидшого друку без шкоди для міцності деталі або цілісності поверхні.

«Поєднавши наш досвід, Tekna розробила титановий порошок великого розміру, який відповідає меті Renishaw щодо підвищення загальної ефективності процесів для своїх клієнтів, а також зниження прямих витрат, пов’язаних з порошком», - сказав Амір Нобарі, менеджер з технічних продажів у Tekna. «Більш крупний порошок бездоганно працює з системами LPBF Renishaw, що дозволяє швидше друкувати товстішими шарами, зберігаючи при цьому основні властивості матеріалу».

Його підрозділ адитивного виробництва наголосив на спільному етапі випробувань, який забезпечував надійність у всіх сферах застосування. «Досвід Renishaw у кваліфікації матеріалів був вирішальним для забезпечення оптимальної роботи великозернистого титанового порошку Tekna в наших системах», - сказав Джон Лаурето, менеджер з адитивного виробництва в Renishaw. «Наша співпраця дозволила нам ретельно випробувати та вдосконалити матеріал, щоб він відповідав високим стандартам, необхідним для надійного та високоякісного адитивного виробництва. Переваги поширюються на різні галузі промисловості. В автоспорті та автомобільній промисловості він забезпечує високу механічну міцність, зберігаючи при цьому легкість деталей. Порошок вже застосовується в аерокосмічній та оборонній промисловості».

Перевірений матеріал пропонує вимірні експлуатаційні переваги. Більш грубі порошки зменшують витрати на розпилення та просіювання, підвищують вихід продукції та утворюють менше відходів. Оскільки вони не класифікуються як небезпечні матеріали, логістика та зберігання спрощуються, що знижує як витрати на дотримання вимог, так і транспортні витрати. Зменшення утворення пилу також зменшує ризики для здоров'я операторів, сприяючи безпечнішому та більш сталому виробничому середовищу.

Системи адитивного виробництва Renishaw з відкритою архітектурою дозволяють користувачам налаштовувати товщину шару та параметри експозиції відповідно до конкретних застосувань. У поєднанні з плазмовим розпиленням порошку Tekna ця гнучкість дозволяє скоротити виробничі цикли та підвищити продуктивність. Оскільки адитивне виробництво металів продовжує масштабуватися в напрямку серійного виробництва, можливість друку товстіших шарів без шкоди для якості сприяє ширшому промисловому впровадженню.

Завдяки цій співпраці обидві компанії демонструють, як інновації в матеріалах можуть безпосередньо покращити економічну ефективність, безпеку та масштабованість у виробництві металів з додаванням. Більш грубі титанові порошки, такі як новий варіант Ti64 від Tekna, представляють собою практичний шлях до швидшого та більш екологічного виробництва, розширюючи використання титану в аерокосмічному, медичному та промисловому секторах.