تاريخ تطوير تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد من التيتانيوم في الصين

التطورات المبكرة في الولايات المتحدة

التيتانيوم هي مادة معروفة بنسبة القوة إلى الوزن العالية ، وهي نصف كثيفة مثل الصلب مع تجاوز معظم السبائك في القوة. لقد وجدت استخدامًا واسع النطاق في صناعة الطيران. كانت الولايات المتحدة أول من قام بتطوير تكنولوجيا طباعة Titanium Alloy ثلاثية الأبعاد. في عام 1985 ، تحت إشراف وزارة الدفاع ، بدأت الولايات المتحدة في البحث عن تقنية تكوين ليزر سبيكة التيتانيوم. تم الإعلان عن هذا البحث في عام 1992 ، وبحلول عام 2002 ، قامت الولايات المتحدة بتركيب أجزاء من سبيكة التيتانيوم على طائرة للاختبار.

يمكن تتبع تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد نفسها إلى عام 1984 ، عندما تم تطوير أول تقنية لطباعة الكائنات ثلاثية الأبعاد من البيانات الرقمية. بحلول عام 1986 ، تم إطلاق أول طابعة تجارية ثلاثية الأبعاد. طوال التسعينيات ، تم تنقيح تقنيات ومعايير الطباعة ثلاثية الأبعاد الأساسية بشكل مستمر ، مما أدى إلى تطبيقها في القرن الحادي والعشرين. يذوب التكنولوجيا مسحوق المعادن باستخدام الليزر إلى "طباعة" منتجات من أي شكل تقريبًا ، حيث تنتج عناصر ذات أداء ميكانيكي عالي مناسب للفضاء والسيارات والطبية والأسنان وغيرها من الصناعات.

التنمية في الصين

بدأ تطوير تقنية تشكيل ليزر من سبائك التيتانيوم في وقت متأخر نسبيًا ، ابتداء من ثلاث سنوات من رفع السرية عن أبحاثها في عام 1995. في البداية ، اتبعت الصين زمام المبادرة في الولايات المتحدة ، حيث أنشأت مختبرات البحوث في مختلف الجامعات ومعاهد البحوث في جميع أنحاء البلاد. من بين هؤلاء ، كانت إنجازات فريق تكنولوجيا الليزر في صناعة الطيران في الصين) ملحوظة بشكل خاص. بحلول عام 2000 ، بدأ فريق تكنولوجيا الليزر في AVIC في البحث عن "تقنية النماذج الأولية للليزر ثلاثية الأبعاد".

بدعم من التمويل المستمر من الدولة والجيش ، تعامل فريق AVIC إلى العديد من التحديات الفنية العالمية على مدار عدة سنوات. وشملت هذه الحلول لـ "أنظمة حماية الغاز الخاملة" و "تشتت الإجهاد الحراري" و "التحكم في العيوب" و "التحكم في نمو الشبكة". ونتيجة لذلك ، تمكنوا من إنتاج منتجات قيمة تجاريًا ذات هياكل معقدة ، وأحجام تصل إلى أربعة أمتار ، والمتطلبات الهيكلية الرئيسية للحمل.

القدرات الحالية

اليوم ، تمتلك الصين التكنولوجيا والقدرة على استخدام تكوين الليزر لمكونات سبيكة التيتانيوم المعقدة التي تتجاوز 12 مترًا مربعًا. تم دمج هذه القدرات في العديد من مشاريع أبحاث الفضاء المحلية للنموذج الأولي وتصنيع المنتجات. تعد الصين حاليًا الدولة الوحيدة في العالم ولديها القدرة على تصنيع مكونات سبيكة التيتانيوم الكبيرة ذات الحمل باستخدام تقنية تكوين الليزر ، وتطبيق هذا في التطبيقات الهندسية.

المزايا على الأساليب التقليدية

تعتمد الطرق التقليدية لتصنيع أجزاء سبيكة التيتانيوم بشكل أساسي على الصب والتزوير. يمكن أن تكون الأجزاء المصبوبة كبيرة ولكنها ثقيلة ولا يمكن أن تكون على شكل دقيقة. يوفر التزوير والآلات دقة أعلى ، مع أجزاء مثل الإطار الرئيسي للحمل من طائرة F-22 American Fighter Being Deged Forged Titanium. ومع ذلك ، فإن طرق التصنيع التقليدية تعاني من نفايات مواد كبيرة ، مع ما يصل إلى 95 ٪ من المواد الخام التي يتم قطعها على أنها نفايات. علاوة على ذلك ، يقتصر حجم أجزاء سبيكة التيتانيوم المزورة على قدرة المطابع الهيدروليكية الكبيرة ، والتي يمكن أن تصنع أجزاء تصل إلى حجم معين فقط.

تتغلب تقنية تكوين ليزر سبيكة التيتانيوم على هذه التحديات باستخدام التصنيع الإضافي ، مما يقلل بشكل كبير من إهدار المواد الخام باهظة الثمن ويزيل الحاجة إلى قوالب متخصصة. على سبيل المثال ، تبلغ تكلفة تصنيع طن واحد من هياكل سبيكة التيتانيوم المعقدة التي تستخدم الأساليب التقليدية حوالي 25 مليون يوان ، في حين أن التكلفة باستخدام تقنية النماذج الأولية للليزر ثلاثية الأبعاد تبلغ حوالي 1.3 مليون يوان ، مما يجعلها 5 ٪ فقط من التكلفة التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، تتيح التكنولوجيا إنشاء أشكال معقدة من المستحيل مع الأساليب التقليدية.

يوفر Yesino شريط التيتانيوم ، ورقة التيتانيوم ، سلك التيتانيوم ، لوحة التيتانيوم ، تدد التيتانيوم ، أنبوب التيتانيوم ، وغيرها من منتجات التيتانيوم.

خاتمة

مكنت التقدم الصيني في تكنولوجيا طباعة Titanium Alloy ثلاثية الأبعاد من إنتاج مكونات التيتانيوم الكبيرة والمعقدة والعالية الأداء ، والتي تعد حاسمة لتطبيقات الفضاء الجوي الحديثة. وضعت هذه التطورات الصين كقائد في هذا المجال ، مع قدرات لا مثيل لها على مستوى العالم.