Characterization of CP-Titanium produced via binder jetting and conventional powder metallurgy

• İyibilgin, Osman ^[1] ; Gepek, Engin ^[2]
  1. [1] Sakarya University

     Sakarya University

     Turquía

     
  2. [2] Sakarya University, Mechanical Engineering Department. Turkish German University, Mechanical Engineering Department, İstanbul-Turkey. Biomedical, Magnetic and Semiconductor Materials Application & Research Center (BIMAS-RC), Sakarya University, Sakarya 54187
• Localización: Revista de metalurgia, ISSN 0034-8570, Vol. 57, Nº. 4, 2021
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Caracterización de CP-Titanio producido mediante inyección aglutinante y pulvimetalurgia convencional
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  • Texto completo
• Resumen
  • español

    El titanio (Ti) y sus aleaciones se encuentran entre los materiales más utilizados en aplicaciones biomédicas. Además de ser biocompatibles, estos materiales tienen una baja densidad, una alta resistencia a la corrosión y unas propiedades mecánicas notables. Es muy difícil producir piezas con geometría compleja utilizando métodos convencionales de pulvimetalurgia (PM) ya que este método se basa en dar forma a polvos bajo fuerzas uniaxiales utilizando moldes. La Inyección Aglutinante (Binder Jetting) es un tipo de técnica de fabricación aditiva que no necesita moldes para dar forma a los polvos. Este estudio se centra en comparar las propiedades de las piezas porosas de CP-Ti producidas con PM e Inyección Aglutinante. Las piezas se sinterizaron durante 120 min en una atmósfera de argón a 1200 °C. Después de la sinterización, se alcanzaron valores de densidad relativa de aproximadamente el 94% y el 92% en las muestras producidas por PM y con la impresora 3D, respectivamente. También se observó que la muestra producida con una presión de compactación de 25 MPa tiene una dureza de 317 ± 10 HV0.05 y un límite elástico bajo compresión de 928 MPa, mientras que la pieza producida con la impresora 3D tiene una dureza de 238 ± 8 HV0. 05 y un límite elástico bajo compresión de 342 MPa. Aunque la dureza y resistencia de las muestras producidas con la impresora 3D fueron menores que las de PM, sus propiedades son adecuadas para producir implantes que reemplacen las estructuras óseas.

  • English

    Titanium (Ti) and its alloys are among the most commonly used materials in biomedical applications. In addition to being biocompatible, these materials have notable low density and high corrosion resistance and mechanical properties. It is difficult or impossible to produce parts with complex geometry using conventional powder metallurgy (PM) method since this method is based on shaping powders under uniaxial forces using molds. Binder Jetting is a kind of additive manufacturing technique that do not need molds to shape powders. This study focuses on comparing the properties of the porous CP-Ti parts produced using PM and Binder Jetting. The parts were sintered for 120 min under Argon atmosphere at 1200 °C. After sintering, approximately 94% and 92% relative density values were achieved in the specimens produced using the PM and the 3D printer, respectively. It was also observed that the sample produced using 25 MPa compacting pressure has a hardness of 317±10 HV0.05 and a compressive (yield) strength of 928 MPa while its counterpart produced using the 3D printer has a hardness of 238±8 HV0.05 and a compressive (yield) strength of 342 MPa. Although the hardness and strength of the specimens produced with the 3D printer were lower than PM ones, their properties are appropriate for producing implants to replace bone structures.