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Werkstoff der Zukunft: Titan – CADdent unterstützt das TUfast-Team
Titan wird oftmals als Werkstoff der Zukunft bezeichnet. Dies liegt allem voran an den exzellenten Materialeigenschaften, die sich von denen anderer Metalle deutlich abheben. Dadurch ergeben sich große Potenziale und weitere Anwendungsmöglichkeiten auch weit über den Tellerrand des Dentalmarktes hinaus. Das hat auch das TUfast-Team erkannt – dazu später mehr.
Was sind die Besonderheiten von Titan?
Titan zeichnet sich in erster Linie durch die Kombination aus geringer Dichte, guter Festigkeit und ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit sowie durch eine sehr gute Biokompatibilität aus. Die bei CADdent im additiven Fertigungsverfahren verwendete Titanlegierung Ti-6Al-4V Grade 5 ist für die Verwendung im Dentalbereich zugelassen.
Einsatzmöglichkeiten von Titan auch außerhalb der Dentalindustrie
Neben der Dentalbranche erfreut sich der Werkstoff Titan auch in der Schmuckindustrie und in der Augenoptik sowie im Bereich der Hörgeräteakustik immer mehr an Beliebtheit. Auch im Rapid Prototyping ist der Werkstoff sehr gefragt. Durch die sehr gute Verträglichkeit mit menschlichem Gewebe ist Titan zudem in der Medizintechnik mittlerweile unverzichtbar. Aufgrund der niedrigen Dichte von Titan resultiert ein – im Vergleich zu anderen Metallen – wesentlich geringeres Gewicht. Unter anderem sind Titanlegierungen deshalb auch in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie im Fahrzeugbau beliebt. Neben der Ermöglichung einer Leichtbauweise lassen sich je nach Anwendungsfall durch das vergleichsweise geringe Gewicht auch beispielsweise CO2 einsparen und die Effizienz steigern.
CADdent sponsert dem TUfast-Team der Universität München Bauteile aus Titan
CADdent fertigt verschiedene Bauteile aus Titan für die Entwicklung von „muc023“
Den Gedanken der Gewichtseinsparung brachte auch ein Team aus Studierenden der technischen Universität München dazu, CADdent als additiven Fertigungsdienstleister für ihr Projekt zu kontaktieren. Das sogenannte Eco-Team „TUfast“ möchte zur Entwicklung einer grünen Mobilität beitragen und entwickelt daher ein Konzeptfahrzeug „muc023“, das auf maximale elektrische und aerodynamische Effizienz ausgelegt ist. Mit großer Freude unterstützt CADdent das TUfast-Team bei ihrem Projekt mit der Fertigung von mehreren Fahrzeugkomponenten aus Titan, die unter anderem den Verbund des Fahrwerks gewährleisten.
Unter Einsatz modernster Technologien, durch die Optimierung der Topologie der Komponenten und dank Einsatz des Leichtmetalls Titan konnten enorme Gewichtseinsparungen erzielt werden. Tatsächlich beträgt das Gewicht des Konzeptfahrzeugs gerade einmal 65 kg. Zusammen mit der aerodynamisch optimierten Fahrzeugform (Strömungswiderstandskoeffizient: 0,13) wird eine Effizienz von über 241 km/kWh erreicht. Zum Vergleich beträgt die durchschnittliche Effizienz von aktuell auf dem Markt verfügbaren Elektrofahrzeugen 5 - 10 km/kWh. Das eingesparte Gewicht und die gesteigerte Effizienz tragen dazu bei, den CO2-Fußabdruck zu reduzieren und die Vision des TUfast-Teams von einer nachhaltigen Mobilität für unsere Zukunft zu erfüllen.
Konzeptfahrzeug „muc023“
Bringt der Werkstoff Titan auch Nachteile mit sich?
Wie bei jedem anderen Werkstoff sind auch bei Titan nicht nur Vorteile zu identifizieren. Zum einen ist Titan bedingt durch den aufwendigen Abbauprozess in der Beschaffung teurer als andere Werkstoffe. Da hohen Kosten aber durch effizienten Materialeinsatz entgegengewirkt werden kann, lässt sich dieses Argument, das gegen den Einsatz von Titan sprechen würde, schnell entkräften. Um die Potenziale von Material und Fertigungsprozess (additive Fertigung, LaserMelting) optimal auszuschöpfen, empfehlen wir möglichst dünnwandige Konstruktionen im Bereich von 0,5 mm - 1,0 mm, sofern es der gewünschte Anwendungsbereich zulässt.
Ein weiterer Nachteil liegt in der Verarbeitung von Titanlegierungen, die im Vergleich zu anderen Metalllegierungen wie Kobalt-Chrom, sowohl im LaserMelting-Prozess als auch im Post-Processing wie beispielsweise dem Polierverfahren, einen deutlich höheren Aufwand darstellt. Dies ist auf die besonderen Materialeigenschaften wie beispielsweise der hohen Festigkeit und dem hohen Schmelzpunkt von Titan zurückzuführen.
FAZIT
Durch 15 Jahre Erfahrung und Expertise in der additiven Fertigung von Bauteilen aus Edelmetallen (Gold, Silber) und Nichtedelmetallen (Kobalt-Chrom, Titan) konnten wir von CADdent einen reproduzierbaren und verlässlichen Fertigungsprozess mit einem Workflow entwickeln, der es ermöglicht, die Herausforderungen bei der Verarbeitung von Titan tagtäglich zu meistern. Nicht nur in der Zahntechnik, sondern auch im Bereich Rapid Prototyping vereinen wir hohe Präzision mit Hochleistungswerkstoffen und schneller Fertigungsgeschwindigkeit, um jeden Kundenwunsch bestmöglich zu realisieren. Haben Sie Fragen? Kontaktieren Sie uns jederzeit hier.