1. Präzisionsprodukte und Elektronik
Mit dem 3D-Druck können sehr dünnwandige, komplizierte Titanteile hergestellt werden. Aus diesem Grund werden damit Uhrengehäuse wie die hier abgebildeten Panerai- und Holthinrichs-Uhren hergestellt, die Gerüchten zufolge bald Teil der Apple Watch Ultra sein sollen.
Im Jahr 2023 stellte der Smartphone-Hersteller Honor sein neues faltbares Telefon Magic V2 vor, dessen 3D-gedrucktes abnehmbares Titan-Cover mit Scharnieren leichter und 150 Prozent stärker ist als die vorherige Aluminiumversion. Das Unternehmen behauptet, dass dieses kleine Stück Titan in Zehntausenden von Teilen 3D-gedruckt werden kann, was der Schlüssel für die Fähigkeit des Produkts ist, sich dauerhaft und reibungslos zu falten und zu entfalten.
2.Medizinische und Zahnimplantate
In der medizinischen Industrie werden 3D-gedruckte Titanimplantate erfolgreich in der Wirbelsäule, den Hüften, Knien und Gliedmaßen eingesetzt, da das Metall über eine inhärente Biokompatibilität und gute mechanische Eigenschaften verfügt, gepaart mit der Fähigkeit des 3D-Drucks, poröse Strukturen (zur Osseointegration) anzupassen und daraus eine Massenanpassung zu machen zu besseren Ergebnissen für die Patienten.
3D-gedruckte Titanimplantate erfreuen sich zunehmender behördlicher Zulassung und Nachfrage. Da die meisten medizinischen Implantate für eine große Gruppe von Menschen mit derselben Erkrankung hergestellt werden, sind sie nicht für jeden geeignet. Menschen mit seltenen Krankheiten werden oft ausgeschlossen. Mit der 3D-Drucktechnologie ist es nun möglich, individuell auf den Patienten zugeschnittene Implantate herzustellen.
Im Jahr 2023 führte ein Chirurg im Vereinigten Königreich am selben Tag vier Handgelenksoperationen durch und korrigierte eine zuvor gebrochene Handgelenksknochendeformität mit einer patientenspezifischen 3D-gedruckten Titanplatte.“ Dr. Akshay Malhotra, beratender orthopädischer Chirurg und klinischer Leiter für Hand und Handgelenk Chirurgie an den Universitätskliniken der North Midlands sagte: „Sobald dieser Planungsprozess abgeschlossen ist, werden die maßgeschneiderten Platten mit Titanpulver gedruckt, getestet, nach Großbritannien verschickt und im County Hospital sterilisiert, um sie für die Operation vorzubereiten.“
Im Jahr 2022 wandten sich Ärzte der Manipal Hospitals (Indien) dem 3D-gedruckten Titan zu, als sie auf einen Krebspatienten trafen, dessen Tumor seine Rippen zerstörte. Typischerweise sind Implantate dieser Größenordnung für den menschlichen Körper zu schwer, aber da Titan leicht und stabil ist, ist es möglich, patientenspezifische Ersatzteile mit einem Gewicht von weniger als 250 Gramm in 3D zu drucken. Dank des Erfolgs des 3D-gedruckten Implantats erholte sich der Patient vollständig und konnte wieder ein normales Leben führen, ohne auf externe Maschinen zur Atmung angewiesen zu sein.
In einer Studie zur Knöchelknochenersatzoperation mit maßgeschneidertem 3D-gedrucktem Titan-Talas-Knochen berichteten Patienten über positive Ergebnisse. Der Knochenersatz bedeutete, dass der Patient keinen vollständigen Sprunggelenkersatz benötigte. Der Talus ist ein sehr spezifisches anatomisches Merkmal des Patienten und erfordert ein einzigartiges 3D-Teil, das anhand der CT-Scandaten des Patienten entworfen wurde.
Die US-amerikanische Food and Drug Administration hat im Jahr 2023 eine große Anzahl 3D-gedruckter Titanimplantate zugelassen, bei denen es sich vor allem um Wirbelsäulenimplantate handelt.
Restor3ds erstes ganz aus Metall (Titan) gefertigtes, patientenspezifisches 3D-gedrucktes Knöchelendoprothesengerät wird 2023 zugelassen.
Das posteriore 3D-gedruckte Titan-Iliosakralgelenk-Fusionsystem Tilink-P von SurGenTec wird 2023 zugelassen.
Das Tri-Largo Cervical Interbody System von FloSpine, ein 3D-gedrucktes Implantat zur Unterstützung der Wirbelsäule, wird 2023 die FDA-Zulassung erhalten.
Das 3D-Zervix-Zwischenkörperfusionssystem (3D-gedruckte Titankonfiguration) von Eminent Spine wird 2023 die FDA-Zulassung erhalten.
Das 3D-gedruckte zervikale Abstandhaltersystem Blackhawk Ti aus Titan von ChoiceSpine wird 2023 die FDA-Zulassung erhalten.
Das Siber Ti-Fusionsystem des Iliosakralgelenks von Corelink (poröses 3D-gedrucktes Titanimplantat mit Nanooberfläche) wird 2023 die FDA-Zulassung erhalten.
3.Fahrräder
3D-gedrucktes Titan ist in heutigen Hochleistungsfahrrädern, bei denen jedes Gramm Gewicht zählt und eine hohe Festigkeit von entscheidender Bedeutung ist, fast alltäglich. Titan wird in Kurbeln, Bremsgriffen, Lenkern, Kettenstreben und sogar Vollrahmen verwendet und hat sich als so stark wie Aluminium, so leicht wie Kohlefaser und ohne die Nachhaltigkeitsherausforderungen von Kohlefaser erwiesen.
Kürzlich erläuterte der Fahrradhersteller Carbon Wasp, warum er für seine neuesten Aftermarket-Kurbelarme auf Aluminium und Kohlefaser zugunsten von 3D-gedrucktem Titan verzichtet hat.
Apropos Vollrahmen: Der Fahrradhersteller Angel Cycle Works sagt, er habe einen Volltitanrahmen in einer leichten Komponente in 3D gedruckt, was entscheidende Sekunden bei den Rennzeiten ausmachte und eine neue Designgeometrie ermöglichte. Sein neues Superbike namens Heaven ist 400 Gramm leichter als seine Vorgängerversion. Ein weiterer Volltitanrahmen, den Pilot dieses Jahr auf den Markt brachte, heißt Pilot Seiren. Der Rahmen des Rennrads ist komplett aus Titan (in drei Teilen) 3D-gedruckt. Das Unternehmen gibt an, dass das 3D-gedruckte Titan es ermöglicht, das Fahrrad nach den Wünschen des Fahrers anzupassen, und dass der Rahmen weder lackiert noch beschichtet werden muss.
4. Luft- und Raumfahrt
In der Luft- und Raumfahrtindustrie werden derzeit mehrere additive Komponenten auf Titanbasis kommerziell und militärisch eingesetzt, und viele weitere Prototypen werden derzeit von der Federal Aviation Administration (FAA) zertifiziert. 3D-gedrucktes Titan genießt hohes Ansehen für seine geringen Kosten. „Buy-to-Fly“-Verhältnis, ein Luftfahrtbegriff, der sich auf die Korrelation zwischen dem Gewicht des Ausgangsmaterials und dem Gewicht des gedruckten Teils bezieht.
Mehrere auf die Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Raumfahrtmärkte spezialisierte Vertragshersteller wie Primus Aerospace, StarHagen Aerospace und Zeda haben in 3D-Drucker investiert, die sowohl Prototypen als auch endgültige Titanteile herstellen können.
Im Jahr 2023 kündigte GKN Aerospace Pläne zum Bau einer riesigen 3D-Druckzelle für den 3D-Druck von Titan-Flugzeugstrukturen als Teil seines neuen Global Technology Center in Texas an. Der als Cell 3 bezeichnete Drucker wird in der Lage sein, Titanteile mit einer Länge von bis zu fünf Metern herzustellen.
5. Herstellung
Aus ganz anderen Gründen ist der Halbleiterhersteller ASML auf den 3D-Druck von Titan umgestiegen und lässt seine Titan-Trägerschalen-Vorformen (für die Waferproduktion) jetzt 3D-drucken statt schmieden, was 64 % an Rohmaterialien spart und sie schneller liefert.Norsk Titanium, ein Metall Ein Unternehmen für additive Fertigung, das eine Directed Energy Deposition (DED)-Plattform nutzt, druckt 80 Kilogramm (ca. 176 Pfund) endkonturnahe Vorformen (für die Halbleiterwaferproduktion) in Ti64.
Norsk arbeitete mit seinem niederländischen Partner Hittech Group zusammen, um die Vorformen zu entwickeln, die laut Norsk in den Lithographiesystemen von ASML verwendet werden. ASML, ebenfalls mit Sitz in den Niederlanden, war vor dem Hintergrund der Chipknappheit der letzten Jahre eines der am meisten diskutierten Unternehmen weltweit. ASML ist insbesondere für die Herstellung der weltweit einzigen Lithografiemaschine für extremes Ultraviolett (EUV) bekannt.
Sogar die US-Marine hat damit begonnen, 3D-gedrucktes Titan einzuführen, um Zeit und Geld zu sparen und die Abhängigkeit von ausländischen Lieferketten zu beseitigen. Die Marine hatte mit langen Vorlaufzeiten und einer Lieferkette zu kämpfen, die teure, kohlenstoffintensive Titanrohstoffe verwendete, da sie nicht über die inländischen Kapazitäten zur Herstellung der großen Titangussteile verfügte, die für Hochleistungskreiselpumpen benötigt wurden. Doch bald wird die Marine durch die Zusammenarbeit mit einem neuen inländischen Partner, IperionX, zur Herstellung von recyceltem Titanpulver und mit Carver Pump für die additive Fertigung in der Lage sein, die Lieferzeiten für kritische Teile drastisch zu verkürzen, die Ausrüstungsverfügbarkeit zu verbessern und Amerikas nachhaltig neu zu konfigurieren kritische Lieferkette für Titan.
