Titanlegierungen sind als hochwertige, leichte metallische Strukturwerkstoffe nicht nur durch geringe Dichte, hohe spezifische Festigkeit und Bruchzähigkeit, gute Ermüdungsfestigkeit und Rissfortschrittsbeständigkeit, sondern auch durch ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität gekennzeichnet. Im Vergleich zu Edelstahl und Aluminiumlegierungen können Titanlegierungen die doppelten Anforderungen an geringes Gewicht und hohe Haltbarkeit bei 3C-Produkten besser erfüllen und sind somit eine neue Materialwahl für 3C-Verbraucherterminals wie Smartphones, intelligente Wearables und Laptops.
In der Mobiltelefonindustrie werden Titanlegierungen hauptsächlich in Komponenten wie dem Mittelrahmen, der Bildschirmstützplatte von Klappbildschirm-Scharnierkomponenten, den Blenden von Kameramodulen und USB-C-Anschlüssen eingesetzt. In der Industrie für intelligente Wearables werden Titanlegierungen hauptsächlich in Smartwatch-Gehäusen/Armbändern, Brillengestellen/Scharnieren für Smart Glasses, Smart-Ring-Körpern und TWS-Körpern (True Wireless Stereo) verwendet. In der Laptop-Industrie können Titanlegierungen für Laptop-Scharniere und strukturelle Gehäusekomponenten verwendet werden.
△ Das Samsung Galaxy S25 Edge, ein ultradünnes Flaggschiff-Telefon, verfügt über einen Titan-Gussrahmen.
△ Die Apple Watch Series 11 verfügt über poliertes Titan in Luft- und Raumfahrtqualität mit einem robusten Saphirglas.
△ Die A-Seite des Lenovo ThinkPad X1 Titanium verwendet ein Verbundmaterial aus Titan und Kohlefaser.
Seit 2023 haben führende Hersteller von 3C-Unterhaltungselektronik wie Apple, Samsung, Huawei, Xiaomi, Honor, OPPO und VIVO aktiv Flaggschiffprodukte aus Titanlegierungen auf den Markt gebracht, die den Trend zur Anwendung von Titanmaterialien in der Unterhaltungselektronik anführen und die Durchdringung von Titanlegierungen im 3C-Bereich beschleunigen.
Derzeit werden bei der Verarbeitung von Titanlegierungsstrukturkomponenten in 3C-Unterhaltungselektronik hauptsächlich CNC-Bearbeitung, 3D-Druck und MIM (Metallpulverspritzguss) eingesetzt, was mehrere Optionen für die präzise Herstellung komplexer Strukturkomponenten bietet.
1. CNC-Bearbeitung
Die CNC-Bearbeitung ist eine Technologie, die computergesteuerte Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung einsetzt. Sie eignet sich für die Bearbeitung verschiedener metallischer und nichtmetallischer Materialien und umfasst Schneiden (wie Fräsen und Drehen) sowie Schleifen. Sie bietet Vorteile wie hohe Präzision, hohe Effizienz, gute Oberflächenqualität des Werkstücks und Anwendbarkeit auf verschiedene komplexe Strukturen.
Aufgrund der hohen Festigkeit und geringen Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungen ist die Bearbeitung jedoch schwierig, was zu geringer Effizienz und starkem Werkzeugverschleiß führt und somit höhere Herstellungskosten verursacht. Dennoch ist die CNC-Bearbeitungstechnologie mit der kontinuierlichen Verbesserung der CNC-Schneid- und Schleifergebnisse und der anhaltenden Kostensenkung ausgereift und bietet hohe Präzision, was sie zur Mainstream-Bearbeitungsmethode für Titanlegierungen macht.
△ Das Samsung Galaxy S25 Ultra verfügt über einen robusten Titanrahmen.
2. 3D-Druck
3D-Druck, auch bekannt als additive Fertigung (AM), ist eine Rapid-Prototyping-Technologie. Sie konstruiert Objekte, indem sie Schichten mithilfe von Software und einem CNC-Formgebungssystem diskretisiert und dann Schicht für Schicht druckt. Sie bietet Vorteile wie Anpassung, geringen Abfall, Präzisionsfertigung und Leichtbau komplexer Komponenten.
Im Vergleich zu herkömmlichen Gussverfahren liegt der größte Vorteil des 3D-Drucks darin, dass komplexe Teile direkt und frei aus Rohmaterialien hergestellt werden können, ohne traditionelle Fertigungsverfahren wie Extrusion, Schmieden, Gießen und Nachbearbeitung. Die gewünschte Form wird mit einer Materialausnutzung von fast 100 % erreicht. Die 3D-Drucktechnologie zielt darauf ab, Lieferzeiten zu verkürzen, Kosten zu senken und komplexe Strukturteile zu formen, und sie hat signifikante technologische Vorteile bei der Herstellung von Titanlegierungsgussteilen.
In den meisten Fällen muss beim 3D-Druck komplexer Produkte jedoch häufig eine Kombination mit CNC-Bearbeitung erfolgen, um die erforderliche Präzision im Endprodukt zu erreichen.
Derzeit hat die 3D-Drucktechnologie für Titanlegierungen in der Mobiltelefonindustrie eine groß angelegte Anwendung gefunden. Zum Beispiel begann das Honor Magic V2 mit dem 3D-Druck zur Herstellung der Scharnierabdeckung, was die erste groß angelegte Verwendung von Titanlegierungsmaterialien in Mobiltelefonen markierte. Die Scharnierflügelplatte und der äußere Scharnierrahmen des OPPO Find N5 faltbaren Telefons verwenden beide 3D-gedruckte Titanlegierung, wodurch ultradünne und miniaturisierte Scharniere erzielt und die Gesamtstärke verbessert wird. Der USB-C-Anschluss des iPhone Air verwendet Titan-3D-Drucktechnologie, um die Dicke zu reduzieren und die Festigkeit für ein schlankes Design zu erhöhen, während 33 % weniger Material als bei herkömmlichen Herstellungsverfahren verbraucht werden.
△ Die Scharnierabdeckung des Honor Magic V2 ist die erste, die die 3D-Drucktechnologie für Titanlegierungen verwendet.
△ Der Titan-USB-C-Anschluss des iPhone Air verwendet 3D-Drucktechnologie.
Darüber hinaus wird im Bereich der intelligenten Wearables das Gehäuse der neuesten Smartwatch aus Titanlegierung von Apple innovativ im 3D-Druckverfahren hergestellt, wodurch im Vergleich zum Vorgängermodell 50 % Rohmaterial eingespart werden.
△ Das Gehäuse der Apple Watch Ultra 3 wird im 3D-Druckverfahren aus 100 % recyceltem Titan hergestellt.
3. MIM (Metallpulverspritzguss)
MIM (Metallpulverspritzguss) ist eine Near-Net-Shape-Formgebungstechnologie. Sie beinhaltet die Auswahl von Metallpulver und Bindemittel, die die MIM-Anforderungen erfüllen, deren Mischung zu einem einheitlichen Spritzgieß-Feed bei einer bestimmten Temperatur unter Verwendung geeigneter Methoden, die Granulierung des Feedstocks und anschließendes Einspritzen in die Form. Der resultierende Grünling wird entfettet und gesintert, um eine Verdichtung zu erreichen und das Endprodukt zu werden.
Die MIM-Verarbeitung bietet eine hohe Rohmaterialausnutzung, hohe Formpräzision und hohe Produktionseffizienz, wodurch sie sich für die groß angelegte, schnelle Produktion komplexer Strukturen eignet.
Die Xiaomi 14 Ultra Titanium Special Edition verwendet eine robustere und stärkere TC-4-Titanlegierung mit einer Streckgrenze von bis zu 900 MPa. Herkömmliche Bearbeitungsmethoden sind schwer anzuwenden, daher wird die MIM-Verarbeitung eingesetzt. Nach anschließender CNC-Bearbeitung und Oberflächenbehandlung wird der Mittelrahmen der Xiaomi 14 Ultra Titanium Special Edition geformt.
△Der Mittelrahmen der Xiaomi 14 Pro Titanium Special Edition verwendet ein hybrides MIM- und CNC-Formgebungsverfahren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass CNC-Bearbeitung, 3D-Druck und MIM jeweils ihre einzigartigen Eigenschaften bei der Herstellung von Titanlegierungsstrukturkomponenten für 3C-Produkte aufweisen und mehrere Optionen für präzise Fertigung und Leichtbau bieten.
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