Вы отправили свой рисунок пяти разным поставщикам. Три указали совершенно разные цены, один так и не ответил, а последний попросил подождать шесть недель, чтобы увидеть образец. Если вы когда-либо пытались воспользоваться услугами 3D-печати титана для нового продукта, это, вероятно, звучит знакомо. Титан — один из самых сложных металлов для обработки, один из самых дорогих в утилизации и один из наименее прощающих материалов, когда поставщик не знает, что делает.
Все больше инженеров, дизайнеров и специалистов по закупкам -, особенно в мире медицинского оборудования -, отказываются от традиционной обработки на станках с ЧПУ и вместо этого переходят на аддитивное производство металлов, все чаще закупая их в Китае.
В этом руководстве мы объясним, почемутитановая 3D-печатьначинается, как на самом деле работает этот процесс, как выглядит реальный проект от начала до конца и как выбрать производителя, которому вы действительно можете доверять со своей следующей партией деталей.
Почему все больше покупателей предпочитают 3D-печать из титана вместо традиционной обработки
Титановый сплав прочен, биосовместим и легок -, именно поэтому его используют во всем: от кронштейнов для самолетов до спинальных имплантатов. Проблема в том, что его очень сложно разрезать. Одна сложная титановая деталь, изготовленная из цельного блока, может превратить 80-90% сырья в лом, и каждый потерянный грамм стоит денег.
2,0 миллиарда долларов к 2030 году
Прогнозируемый мировой рынок титановых материалов для 3D-печати будет расти почти на 28% в год (Lucintel)
Здравоохранение и аэрокосмическая промышленность названы двумя крупнейшими драйверами этого роста, при этом ортопедические 3D-печатные устройства считаются одним из наиболее быстро-растущих сегментов во всей индустрии медицинского оборудования. Наши клиенты продолжают приходить к нескольким причинам:
Это основное обещание хорошей услуги 3D-печати титаном: меньше отходов, больше свободы проектирования и более быстрый путь от файла САПР до готовой детали.
Что делает Китай глобальным центром производства 3D-печати из титановых сплавов
Китай потратил последнее десятилетие на создание одной из наиболее полных в мире цепочек поставок аддитивного производства металлов - от распыления титанового порошка до промышленных-SLM-принтеров, последующей-обработки с ЧПУ и обработки поверхности, и все это зачастую доступно в рамках одного и того же промышленного кластера. Эта вертикальная интеграция является основной причиной того, что производитель 3D-печати из титанового сплава, базирующийся в Китае, обычно может устанавливать более быстрые и низкие цены, чем поставщик, которому приходится передавать порошок, печать и отделку на аутсорсинг трем отдельным компаниям в трех разных странах.
При работе с китайской фабрикой по 3D-печати титана покупатели постоянно упоминают несколько вещей:
Конечно, «базируется в Китае» не означает автоматически «надежный» -, о том, как на самом деле проверить завод, мы поговорим чуть ниже.
Как на самом деле работает 3D-печать титаном (на простом английском языке)
Большинство деталей из титана изготавливаются с использованием процесса, называемого селективным лазерным плавлением (SLM), иногда также называемого DMLS (прямое лазерное спекание металла). Думайте об этом как о создании детали по одному невероятно тонкому слою за раз - лазер прорисовывает форму этого слоя в слое мелкого титанового порошка, плавя его в твердый металл, затем сверху наносится новый слой порошка, и процесс повторяется. Слой за слоем из слоя порошка вырастает твердая, плотная металлическая часть.
После завершения печати детали обычно проходят:
Если вы читали эту тему, вы, вероятно, столкнулись с термином «3D-печать Ti6Al4V». Ti6Al4V (титан 5-го класса) составляет подавляющее большинство титановых деталей, печатаемых сегодня, и не зря - он обеспечивает превосходное соотношение прочности-к-весу, сильную коррозионную стойкость и, что особенно важно для медицинского применения, хорошую биосовместимость. Этот же сплав используется в большинстве ортопедических и зубных имплантатов по всему миру.
Реальный практический пример: проект медицинского оборудования совместно с Shenzhen JR Precision Technology Co., Ltd.
Тематическое исследование
Shenzhen JR Precision Technology Co., Ltd., китайский-производитель, работающий с титаном и другими современными сплавами, обратилась к компании, производящей медицинское оборудование, которой требовался специальный компонент имплантата с пористой решетчатой структурой, предназначенный для стимулирования врастания кости после операции. Клиент уже пытался закупить деталь у традиционного поставщика станков с ЧПУ и столкнулся с двумя проблемами: геометрию решетки просто невозможно было обработать традиционным способом, а стоимость единицы продукции при небольших объемах делала проект финансово невыполнимым.
Подход команды:
- Просмотрены файлы проекта клиента и отмечены некоторые изменения геометрии, чтобы улучшить возможность печати без ущерба для функции решетки.
- Изготовлена небольшая первая партия с использованием SLM-печати с порошком Ti6Al4V для проверки посадки, пористости и механических характеристик, прежде чем переходить к более крупной партии.
- Прикладная пост-обработка, включая термообработку и прецизионную механическую обработку сопрягаемых поверхностей, требующую более жестких допусков.
- Перед отправкой провели проверку размеров и тестирование материалов, чтобы убедиться, что детали соответствуют спецификациям клиента.
В результате получилась деталь, которую было бы практически невозможно изготовить с помощью традиционной механической обработки, и доставленная в виде партии рабочего прототипа за долю времени, которое потребовалось бы при традиционном подходе, основанном на инструментах-, - с возможностью гибкой корректировки конструкции между итерациями, не затрагивая дорогостоящую форму или приспособление.
Где 3D-печать титаном приносит наибольшую выгоду
Титановая 3D-печать не является подходящим инструментом для каждой работы, но в некоторых конкретных ситуациях она может оказаться полезной:
Медицинские и зубные имплантаты
Спинные клетки, имплантаты тазобедренного и коленного суставов, черепные пластины и индивидуальные зубные каркасы, которые имеют пористую,-безопасную для кости структуру.
Аэрокосмические компоненты
Кронштейны, воздуховоды и детали конструкции, где важен каждый грамм веса.
Автоспорт и автомобилестроение
Компоненты выхлопной системы, детали подвески и другие детали, для которых соотношение прочности-к-весу является приоритетом.
Инструменты и приспособления
Легкие,-подходящие по индивидуальному заказу приспособления для производственных линий.
Индивидуальное и мелкосерийное-производство
Ситуации, когда создание формы или инструмента просто не имеет финансового смысла.
Как выбрать надежного производителя или фабрику по производству титановой 3D-печати
Это та часть, которую большинство покупателей пропускают, и обычно именно здесь что-то идет не так. Прежде чем приступить к выбору поставщика, стоит отметить несколько пунктов:
Сколько стоит 3D-печать титаном?
Это один из самых частых вопросов, которые мы получаем, и честный ответ: это зависит. Но вот что на самом деле меняет это число:
В качестве грубой отправной точки можно сказать, что небольшие титановые прототипы часто стоят от пары сотен долларов за деталь, значительно снижаясь по мере увеличения количества -, но единственный способ получить реальную цифру — это отправить свой проект на расчет стоимости.
Часто задаваемые вопросы
Да, - титан, особенно сплав Ti6Al4V, является одним из наиболее широко используемых металлов в аддитивном производстве, поскольку он сочетает в себе высокое соотношение прочности-к-весу с превосходной коррозионной стойкостью и биосовместимостью, что делает его идеальным для применения как в медицине, так и в аэрокосмической отрасли.
Насколько прочны титановые детали, напечатанные на 3D-принтере, по сравнению с деталями, обработанными механической обработкой?При правильной печати и последующей-обработке (включая термообработку-снятие напряжения) титановые детали, напечатанные с помощью SLM-SLM, могут достичь механических свойств, сравнимых с деформируемым титаном, хотя точные характеристики зависят от параметров печати, ориентации и качества последующей-обработки.
Каков минимальный объем заказа для оптовой 3D-печати титана?Это зависит от поставщика, но многие заводы начинают с одного прототипа или небольшой пробной партии, прежде чем перейти к более крупным оптовым объемам, поэтому вы можете проверить конструкцию, прежде чем переходить к производству.
Сколько времени занимает доставка титанового прототипа, напечатанного на 3D-принтере, из Китая?В зависимости от сложности детали и требований к пост-обработке прототип часто может быть готов в течение одной-трех недель, что обычно намного быстрее, чем ожидание оснастки для традиционного производства.
Могут ли китайские фабрики по 3D-печати титана соответствовать требованиям медицинской или аэрокосмической сертификации?Многие известные заводы работают по стандартам ISO 13485 (медицина) или AS9100 (аэрокосмическая промышленность) и могут предоставлять сертификаты материалов и отчеты о проверках -, но это зависит от поставщика, поэтому стоит подтвердить сертификаты непосредственно перед размещением заказа.
Готовы получить ценовое предложение?
Если вы обдумываете варианты своего следующего титанового проекта -, будь то отдельный прототип медицинского устройства или серия из сотен деталей -, следующий простой шаг будет простым: отправьте свой чертеж. Хороший производитель честно скажет вам, подходит ли 3D-печать для вашей детали, отметит любые конструктивные изменения, которые упростят производство, и назовет вам реальную цену - без давления и обязательств двигаться вперед, если это не подходит.