Olet lähettänyt piirustuksesi viidelle eri toimittajalle. Kolme tarjosi hurjan erilaisia hintoja, yksi ei koskaan vastannut, ja viimeinen pyysi sinua odottamaan kuusi viikkoa vain nähdäksesi näytteen. Jos olet joskus yrittänyt hankkia titaanista 3D-tulostuspalvelua uudelle tuotteelle, tämä kuulostaa luultavasti tutulta. Titaani on yksi vaikeimmin työstettävistä metalleista, yksi kalleimmista jätettävistä ja yksi vähiten anteeksiantavista materiaaleista, kun toimittaja ei tiedä mitä tekee.
Yhä useammat insinöörit, tuotesuunnittelijat ja hankintatiimit - erityisesti lääkinnällisten laitteiden maailmassa - ovat kääntymässä pois perinteisestä CNC-työstyksestä metallin lisäainevalmistukseen ja hankkivat sen yhä enemmän Kiinasta.
Tässä oppaassa käymme läpi miksititaani 3D-tulostuson nousussa, miten prosessi todella toimii, miltä todellinen projekti näyttää alusta loppuun ja kuinka valita valmistaja, johon voit itse luottaa seuraavan osaerän kanssa.
Miksi useammat ostajat valitsevat titaanista 3D-tulostuksen perinteisen koneistuksen sijaan
Titaaniseos on vahvaa, biologisesti yhteensopivaa ja kevyttä -, minkä vuoksi sitä käytetään kaikessa lentokoneen kiinnikkeistä selkäistutteisiin. Ongelmana on, että se on myös tunnetusti vaikea leikata. Yksittäinen monimutkainen titaaniosa, joka on koneistettu kiinteästä lohkosta, voi hukata 80-90 % raaka-aineesta romuna, ja jokainen hukkaan heitetty gramma maksaa rahaa.
2,0 miljardia dollaria vuoteen 2030 mennessä
Arvioidut globaalit titaani-3D-tulostusmateriaalimarkkinat, kasvavat lähes 28 % vuodessa (Lucintel)
Terveydenhuolto ja ilmailu ovat tämän kasvun kahdeksi suurimmaksi tekijäksi, ja ortopediset 3D-tulostetut laitteet ovat yksi nopeimmin kasvavista{1}}segmenteistä koko lääkinnällisten laitteiden alalla. Asiakkaidemme kanssa tulee jatkuvasti esiin muutamia syitä:
Tämä on hyvän titaani-3D-tulostuspalvelun ydinlupaus: vähemmän jätettä, enemmän suunnittelun vapautta ja nopeampi reitti CAD-tiedostosta valmiiseen osaan.
Mikä tekee Kiinasta maailmanlaajuisen keskuksen titaaniseosten 3D-tulostuksen valmistuksessa
Kiina on kuluneen vuosikymmenen aikana rakentanut yhtä maailman täydellisimmistä metallilisäaineiden valmistuksen toimitusketjuista - titaanijauheen sumutuksesta teollisuus-luokan SLM-tulostimiin, CNC-jälkikäsittelyyn ja pintakäsittelyyn, jotka kaikki ovat usein saatavilla samassa teollisuusklusterissa. Tämä vertikaalinen integraatio on suuri syy, että Kiinassa sijaitseva titaaniseoksesta valmistettu 3D-tulostusvalmistaja voi tyypillisesti tarjota nopeammin ja halvemmalla kuin toimittaja, jonka on ulkoistava jauhe, tulostus ja viimeistely kolmelle erilliselle yritykselle kolmessa eri maassa.
Muutama asia, jonka ostajat mainitsevat jatkuvasti työskennellessään Kiinan titaani-3D-tulostustehtaan kanssa:
"Kiinassa sijaitseva" ei tietenkään automaattisesti tarkoita "luotettavaa" -, tutustumme siihen, kuinka tehdas tarkistetaan hieman alempana.
Kuinka Titanium 3D -tulostus todella toimii (selvästi englanniksi)
Useimmat titaaniosat valmistetaan käyttämällä prosessia nimeltä Selective Laser Melting (SLM), jota kutsutaan joskus myös DMLS:ksi (Direct Metal Laser Sintering). Ajattele sitä kuin rakentaisit osan uskomattoman ohut kerros kerrallaan - laser jäljittää kerroksen muodon hienoksi titaanijauheeksi, sulattaa sen kiinteäksi metalliksi, sitten uusi kerros jauhetta levitetään päälle ja prosessi toistuu. Kerros kerrokselta jauhepedistä kasvaa kiinteä, tiivis metalliosa.
Kun tulostus on valmis, osat käyvät yleensä läpi:
Jos olet lukenut tätä aihetta, olet todennäköisesti törmännyt termiin Ti6Al4V 3D-tulostus. Ti6Al4V (titaaniluokka 5) muodostaa suurimman osan nykyään painetuista titaaniosista, ja hyvästä syystä - se tarjoaa erinomaisen lujuus-/-painosuhteen, vahvan korroosionkestävyyden ja lääketieteellisten sovellusten kannalta kriittisen hyvän bioyhteensopivuuden. Se on sama seos, jota käytetään suuressa osassa ortopedisia ja hammasimplantteja maailmanlaajuisesti.
Todellinen tapaustutkimus: lääkinnällinen laiteprojekti Shenzhen JR Precision Technology Co., Ltd:n kanssa
Tapaustutkimus
Shenzhen JR Precision Technology Co., Ltd., kiinalainen-valmistaja, joka työskentelee titaanin ja muiden kehittyneiden metalliseosten kanssa, otti yhteyttä lääkinnällisiä laitteita valmistavalta yritykseltä, joka tarvitsi mukautetun implanttikomponentin, jossa on huokoinen hilarakenne, joka on suunniteltu edistämään luun sisäänkasvua leikkauksen jälkeen. Asiakas oli jo yrittänyt hankkia osan perinteisen CNC-työstötoimittajan kautta ja törmännyt kahteen ongelmaan: ristikkogeometriaa oli yksinkertaisesti mahdotonta työstää perinteisesti, ja yksikköhinta-alhaisilla volyymeilla teki projektista taloudellisesti mahdotonta.
Joukkueen lähestymistapa:
- Tarkisti asiakkaan suunnittelutiedostot ja merkitsi muutamia geometriamuutoksia parantaakseen tulostettavuutta tinkimättä hilatoimintoa
- Tuotti pienen ensimmäisen erän käyttämällä SLM-tulostusta Ti6Al4V-jauheella varmistaakseen istuvuuden, huokoisuuden ja mekaanisen suorituskyvyn ennen kuin sitoutui suurempaan ajoon.
- Sovellettu jälkikäsittely-, mukaan lukien lämpökäsittely ja tarkkuustyöstö liitospinnoilla, jotka vaativat tiukempia toleransseja
- Suorita mittatarkastus ja materiaalitestaus varmistaaksesi, että osat vastaavat asiakkaan eritelmiä ennen toimitusta
Tuloksena oli osa, jota olisi ollut käytännössä mahdoton valmistaa tavanomaisella työstyksellä. Se toimitettiin toimivana prototyyppieränä murto-osassa ajasta, jonka perinteinen työkaluihin perustuva{0}}lähestymistapa olisi vaatinut - joustavuudella säätää suunnittelua iteraatioiden välillä koskematta kalliiseen muottiin tai kiinnikkeeseen.
Missä Titanium 3D -tulostus tuottaa eniten arvoa
Titaani 3D-tulostus ei ole oikea työkalu jokaiseen työhön, mutta sillä on taipumus loistaa muutamissa erityistilanteissa:
Lääketieteelliset ja hammaslääketieteelliset implantit
Selkärangan häkit, lonkka- ja polvi-istutteet, kallolevyt ja räätälöidyt hammaskehikot, jotka hyötyvät huokoisista, luulle{0}}ystävällisistä rakenteista.
Ilmailun komponentit
Kannakkeet, kanavat ja rakenneosat, joissa jokainen säästögramma on tärkeä.
Moottoriurheilu ja autot
Pakokaasukomponentit, jousituksen osat ja muut suorituskykyiset osat, joissa lujuus{0}}/-painosuhde on etusijalla.
Työkalut ja jigit
Kevyet, mukautetut{0}}valaisimet tuotantolinjoille.
Räätälöity ja vähäinen{0}}volyymituotanto
Tilanteet, joissa muotin tai työkalun rakentaminen ei yksinkertaisesti ole taloudellisesti järkevää.
Kuinka valita luotettava titaani-3D-tulostusvalmistaja tai -tehdas
Tämä on se osa, jonka useimmat ostajat ohittavat, ja yleensä siellä asiat menevät pieleen. Ennen kuin sitoudut toimittajaan, kannattaa tarkistaa muutama ruutu:
Kuinka paljon Titanium 3D -tulostus maksaa?
Tämä on yksi yleisimmistä kysymyksistä, ja rehellinen vastaus on: se riippuu. Mutta tässä on se, mikä itse asiassa siirtää numeroa:
Karkeana lähtökohtana voidaan todeta, että pienet titaaniprototyypit maksavat usein paristasadasta dollarista per osa, ja ne putoavat mielekkäästi määrien kasvaessa -, mutta ainoa tapa saada todellinen luku on lähettää suunnittelustasi tarjous.
Usein kysytyt kysymykset
Kyllä - titaani, erityisesti Ti6Al4V-seos, on yksi laajimmin käytetyistä metalleista lisäainevalmistuksessa, koska siinä yhdistyvät korkea lujuus-/-painosuhde erinomaiseen korroosionkestävyyteen ja biologiseen yhteensopivuuteen, mikä tekee siitä luonnollisen sopivan sekä lääketieteellisiin että ilmailusovelluksiin.
Kuinka vahvoja 3D-painetut titaaniosat ovat koneistettuihin osiin verrattuna?Kun SLM-painetut titaaniosat on painettu oikein ja jälkikäsitelty oikein (mukaan lukien jännityksenpoisto-lämpökäsittely), ne voivat saavuttaa mekaanisia ominaisuuksia, jotka ovat verrattavissa muokattuun titaaniin, vaikka tarkka suorituskyky riippuu tulostusparametreista, suunnasta ja jälkikäsittelyn laadusta.
Mikä on vähimmäistilausmäärä titaani 3D-tulostuksen tukkumyynnissä?Tämä vaihtelee toimittajan mukaan, mutta monet tehtaat aloittavat yhdestä prototyypistä tai pienestä koeerästä ennen kuin ne skaalautuvat suurempiin tukkumyyntimääriin, joten voit validoida suunnittelun ennen tuotantomääriin sitoutumista.
Kuinka kauan kestää saada titaanista 3D-tulostettu prototyyppi Kiinasta?Osan monimutkaisuudesta ja{0}}jälkikäsittelyvaatimuksista riippuen prototyyppi voi usein olla valmis yhdestä kolmeen viikossa, mikä on yleensä paljon nopeampaa kuin perinteisen valmistuksen työkalujen odottaminen.
Voivatko kiinalaiset titaani-3D-tulostustehtaat täyttää lääketieteen tai ilmailun sertifiointivaatimukset?Monet vakiintuneet tehtaat noudattavat ISO 13485 (lääketieteellinen) tai AS9100 (ilmailu) -standardeja ja voivat toimittaa materiaalitodistuksia ja tarkastusraportteja -, mutta tämä vaihtelee toimittajan mukaan, joten sertifioinnit kannattaa vahvistaa suoraan ennen tilauksen tekemistä.
Oletko valmis pyytämään tarjouksen?
Jos punnit vaihtoehtoja seuraavaa titaaniprojektia varten - olipa kyseessä yksittäinen lääkinnällisen laitteen prototyyppi tai satojen osien tuotantoa -, helpoin seuraava vaihe on yksinkertainen: lähetä piirustuksesi. Hyvä valmistaja kertoo sinulle rehellisesti, sopiiko 3D-tulostus tarpeisiisi, merkitsee kaikki suunnittelun mukautukset, jotka helpottaisivat tuotantoa, ja antaa sinulle todellisen tarjouksen - ei paineita, ei velvollisuutta siirtyä eteenpäin, jos se ei ole oikea.