チタン合金選択的レーザー溶解 (SLM) は、金属粉体層融合 (PBF) 積層造形における主流の中核技術であり、現在、複雑なチタン合金部品を製造するための最も成熟し、広く工業化されている 3D プリンティング技術です。このプロセスでは、熱源として高エネルギーのファイバー レーザーを使用し、-あらかじめ堆積させた球状チタン合金粉末を層ごとに選択的に溶解し、ほぼ完全に緻密で、従来の鍛造部品と同等またはそれ以上の機械的特性を備えた複雑な金属部品を直接製造します。-これは、高い製造難易度、低い材料利用率、複雑な構造を製造できないなど、従来のチタン合金加工 (鍛造および機械加工) に関連する業界の問題点に効果的に対処します。
チタン合金は「加工が難しい」ことで有名です。融点が 1,600 度を超え、硬度が高く、熱伝導率が炭素鋼のわずか 5 分の 1{2}}であるため、従来の鍛造や機械加工では複雑な構造を製造できないだけでなく、材料利用率が残念ながら低く、通常は 5% ～ 15% しかありません。-つまり、高価なチタン合金の 90% がスクラップとなり、コストが高騰することになります。-
製品の性能仕様は本当に標準に達していますか?多くの人は、3D プリント部品は「見た目だけで中身がない」という先入観を持っていますが、チタン合金 SLM はこの偏見を完全に打ち破りました。 SLM- で製造された部品は 10⁶ K/s もの高速で冷却できるため、従来の鍛造部品よりもはるかに緻密な微細構造が得られ、本質的に高い強度が得られます。 TC4 チタン合金-業界で最も一般的に使用されている-を例に挙げます。従来の鍛造および焼きなまし部品の引張強度は 895 ～ 930 MPa、伸びは 10% ～ 15% です。対照的に、熱間静水圧プレス (HIP) で処理された SLM チタン合金部品は、950 ～ 1,100 MPa の引張強度と 15% ～ 20% の伸びを達成し、密度は 99.9% を超えます。鍛造基準を完全に満たしているだけでなく、特定の特性においてはそれを上回っており、さまざまな方向による性能のばらつきが事実上排除されているため、航空宇宙産業や医療産業の厳しいサービス要件にも完全に対応できます。現在、SLM テクノロジーは実験室での検証を超え、大規模な産業展開と臨床応用の段階に完全に入っています。-そのコア アプリケーションはすべて、ハイエンド製造における「最も困難な課題」に対処しています。-
航空宇宙: これは SLM にとって最大のアプリケーション市場です。 SLM- で製造されたチタン合金は、C919 大型旅客機の構造部品、航空機エンジンの燃料ノズル、ロケット エンジンの燃焼室、軽量衛星の構造部品に使用されています。これは、航空宇宙機器の軽量化と迅速な反復のための中核技術です。生物医学: これは最も成熟した民間応用分野です。カスタマイズされた股関節、脊椎固定装置、顎顔面補綴物は{6}すべて SLM によって製造された多孔質チタン合金構造を特徴とし-、人骨との適合性が高い弾性率を示します。これらの構造は、ストレスシールドを効果的に防止し、オッセオインテグレーションを促進し、すでに広範な臨床応用を達成しています。さらに、この技術は軍事兵器、深海の石油とガスの操業用の耐食装置、-トップクラスの F1 レースカーのコアコンポーネントにも大規模に使用されています。{10}{11}
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