הדפסה בתלת־ממד עם טיטניום זול וחזק

צוות מהמרכז לייצור תוספתי (RCAM) באוניברסיטת RMIT באוסטרליה פיתח סגסוגת טיטניום חדשה להדפסה בתלת־ממד, הזולה בשליש בערך מהסגסוגות הסטנדרטיות הנפוצות כיום. החומר החדש לא רק מפחית עלויות אלא גם מציג שיפור בעמידות ובביצועים המכניים לעומת סגסוגות קלסיות כגון Ti-6Al-4V.

החוקרים החליפו את היסוד ונדיום, שמחירו עלה באופן ניכר בשנים האחרונות, ביסודות חלופיים זולים וזמינים יותר. התהליך החדש, שתועד במאמר שפורסם ב־Nature Communications ובב־בבד זכה לרישום פטנט זמני, מתווה שיטה יעילה לבחירת יסודות סגסוגת תוך חיסכון בזמן ובמשאבים. גישה זו כוללת גם מודל משופר לניבוי מבנה הגרעינים במתכות המיוצרות באמצעות הדפסה תוספתית, מה שמאפשר הדפסה אחידה וחסרת פגמים מבניים.

החומר החדש הצליח לפתור שתי בעיות מרכזיות שמנעו עד כה את ההתרחבות הנרחבת של הדפסת טיטניום בתעשייה: עלויות גבוהות ומבנה עמודי שאינו אחיד, שפגע בתכונות המכניות של חלקים מודפסים. כעת, בזכות סגסוגת בעלת מבנה גרעיני אחיד ועלות ייצור נמוכה ב־29% בערך מ-טיטניום מסורתי, מתקבלים חלקים לא רק זולים יותר אלא גם חזקים וגמישים יותר.

התגובות מהתעשייה היו חד־משמעיות: כדי להחדיר סגסוגות חדשות לשוק נדרשת פריצת דרך אמיתית ולא שיפורים מזעריים. וזה בדיוק מה שהציגו החוקרים: סגסוגת חזקה יותר, זולה יותר ובעלת גמישות גבוהה יותר, המיוצרת בהדפסה בתלת־ממד באופן שמבטיח יציבות ותכונות אחידות לאורך כל המוצר.

לדברי פרופ' מארק איסטון, מחבר שותף למחקר, הצעד הבא הוא יצירת שיתופי פעולה רחבים עם התעשייה וגורמים נוספים בשרשרת האספקה כדי לקדם את היישום המסחרי של החומר. הדגימות הראשונות כבר יוצרו ונבדקו במתחם הייצור המתקדם של האוניברסיטה, ותוצאותיהן מלמדות על פוטנציאל להפיכת הטכנולוגיה לכלי מרכזי בענפי ייצור עתירי חדשנות.

הפרויקט מסמן לא רק חיסכון כלכלי אלא גם פתח ליישומים חדשים שבהם נדרשים חומרים בעלי חוזק גבוה, משקל קל ועלויות ייצור סבירות. שילוב כזה עשוי לשנות את כללי המשחק בתעשיות כגון תעופה, חלל, כלי רכב מתקדמים ומכשור רפואי, ולהביא את ההדפסה בתלת־ממד לשלב הבא.

לפרטים נוספים

קוביית טיטניום. צילום: SciTechDaily.com

צילום: Michael Quin, RMIT University

אילוסטרציה