チタンは 1950 年代に開発された重要な構造金属です。純チタンは銀白色の金属で、化学的性質が比較的活性で多くの優れた特性を持っています。チタン合金とは、チタンをベースにその他の元素を添加した合金です。チタン合金は高強度、良好な耐食性、高耐熱性という特徴を持っています。3D プリンティング技術で製造されたチタン合金部品は、非常に高い強度と正確な寸法を有し、その機械的特性は鍛造プロセスよりも優れています。チタン合金は、優れた生体適合性と優れた機械的特性により、主に生体医療材料、航空宇宙、精密機器などに使用されています。
1. 生物医学への応用
チタン合金は、その優れた生体適合性と耐食性により医療分野で広く使用されており、人工関節、骨外傷、脊椎整形外科用内固定システム、手術器具などの医療製品に選ばれる素材となっています。3D プリントで移植されたチタン合金素材は、個人のさまざまな要件に応じてカスタマイズできます。例えば、3Dプリンティング技術で作られた下顎骨は、患者の患部の曲線に完全にフィットすることができる。チタンは、生物学的特性が最もよく知られている金属材料として、医療分野における 3D プリンティングの市場需要を今後も拡大していくものであり、その応用の可能性は広いと考えられます。2011年、ベルギーのハッセルト大学生物医学研究所の研究者らが金属製の下顎を開発した。83歳の女性は、LayerWise製の3Dプリンターを使用して、特注のチタン合金製の下顎骨を取り付けた。これはこの種の手術としては世界初であり、3Dプリント移植片の臨床応用の始まりとなる。
2. 航空宇宙分野での応用
1950 年代以降、チタン合金は航空宇宙分野で急速に発展しました。この用途は主に、チタン合金の優れた機械的特性、低密度、優れた耐食性を利用します。チタン合金は、現代の航空機やエンジンの主要な構造材料の 1 つです。コックピットやエアダクトの部品、航空機の着陸装置のブラケット、翼、その他の航空機部品はすでに 3D プリントで製造できます。2017年5月5日、完全に独立した知的財産権を持ち、最新の国際耐空基準に従って開発された我が国初の主力民間航空機C919が初飛行に成功しました。翼の主な耐荷重コンポーネントである翼の中央フランジは、ノースウェスタン工科大学の黄偉東教授のチームの研究開発の成果です。また、搭乗ゲート、サービス、前胴体、中胴体、後胴体の前後貨物ドアにも 23 個の金属 3D プリント パーツが使用されています。
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