Heu enviat el vostre dibuix a cinc proveïdors diferents. Tres van cotitzar preus molt diferents, un no va respondre mai i l'últim us va demanar que espereu sis setmanes només per veure'n una mostra. Si alguna vegada heu provat d'obtenir un servei d'impressió 3D de titani per a un producte nou, probablement us soni familiar. El titani és un dels metalls més durs de mecanitzar, un dels més cars de malgastar i un dels materials menys tolerants quan un proveïdor no sap què està fent.
Més enginyers, dissenyadors de productes i equips d'adquisició - especialment al món dels dispositius mèdics - s'estan allunyant del mecanitzat CNC tradicional i s'estan adreçant a la fabricació d'additius metàl·lics, obtenint-ne cada cop més a la Xina.
En aquesta guia, explicarem per quèimpressió 3D de titaniestà en marxa, com funciona realment el procés, com és un projecte real des del principi fins al final i com triar un fabricant en el qual puguis confiar amb el teu proper lot de peces.
Per què més compradors trien la impressió 3D de titani en lloc del mecanitzat tradicional
L'aliatge de titani és resistent, biocompatible i lleuger -, per això exactament s'utilitza en tot, des de brackets d'avions fins a implants espinals. El problema és que també és notòriament difícil de tallar. Una única peça complexa de titani mecanitzada a partir d'un bloc sòlid pot malgastar el 80-90% de la matèria primera com a ferralla, i cada gram gastat costa diners.
2.000 milions de dòlars el 2030
Mercat global de materials d'impressió 3D de titani previst, que creix gairebé un 28% a l'any (Lucintel)
L'assistència sanitària i l'aeroespacial són els dos principals motors d'aquest creixement, amb els dispositius ortopèdics impresos en 3D com un dels segments de -creixement més ràpid de tota la indústria de dispositius mèdics. Algunes raons continuen apareixent amb els nostres clients:
Aquesta és la promesa bàsica d'un bon servei d'impressió 3D de titani: menys residus, més llibertat de disseny i un camí més ràpid des del fitxer CAD fins a la peça acabada.
Què fa que la Xina sigui un centre global per a la fabricació d'impressió 3D d'aliatge de titani
La Xina ha passat l'última dècada construint una de les cadenes de subministrament de fabricació d'additius metàl·lics més completes del món -, des de l'atomització de pols de titani, fins a impressores SLM de grau-industrial, fins al post-processament CNC i el tractament de superfícies, tots sovint disponibles dins del mateix clúster industrial. Aquesta integració vertical és una de les principals raons per les quals un fabricant d'impressió 3D d'aliatge de titani amb seu a la Xina normalment pot cotitzar més ràpid i més baix que un proveïdor que ha de subcontractar pols, impressió i acabat a tres empreses separades en tres països diferents.
Algunes coses que els compradors esmenten constantment quan treballen amb una fàbrica d'impressió 3D de titani de la Xina:
Per descomptat, "basat a la Xina" no vol dir automàticament "fiable" - veurem com comprovar realment una fàbrica una mica més avall.
Com funciona realment la impressió 3D de titani (en anglès senzill)
La majoria de peces de titani es fabriquen mitjançant un procés anomenat Selective Laser Melting (SLM), de vegades també anomenat DMLS (Direct Metal Laser Sintering). Penseu en això com si construïssin una part una capa increïblement prima alhora - un làser traça la forma d'aquesta capa en un llit de pols de titani fi, la fonden en metall sòlid, després s'estén una nova capa de pols a la part superior i el procés es repeteix. Capa per capa, una part metàl·lica sòlida i densa creix del llit de pols.
Un cop feta la impressió, les peces solen passar per:
Si heu estat llegint sobre aquest tema, probablement us heu trobat amb el terme impressió 3D Ti6Al4V. Ti6Al4V (titani grau 5) constitueix la gran majoria de peces de titani impreses avui dia, i per una bona raó - ofereix una excel·lent relació de resistència-a-pes, una forta resistència a la corrosió i, fonamentalment per a aplicacions mèdiques, una bona biocompatibilitat. És el mateix aliatge que s'utilitza en una gran part d'implants ortopèdics i dentals a tot el món.
Cas pràctic real: un projecte de dispositiu mèdic amb Shenzhen JR Precision Technology Co., Ltd.
Cas pràctic
Shenzhen JR Precision Technology Co., Ltd., un fabricant amb seu a la Xina-que treballa amb titani i altres aliatges avançats, es va acostar a una empresa de dispositius mèdics que necessitava un component d'implant personalitzat amb una estructura de gelosia porosa dissenyada per afavorir el creixement ossi després de la cirurgia. El client ja havia provat d'aprovisionar-se de la peça a través d'un proveïdor de mecanitzat CNC tradicional i s'havia trobat amb dos problemes: la geometria de la gelosia era simplement impossible de mecanitzar de manera convencional i el cost per-unitat a volums baixos feia que el projecte fos financerament inviable.
Enfocament de l'equip:
- Va revisar els fitxers de disseny del client i va marcar alguns ajustaments de geometria per millorar la imprimibilitat sense comprometre la funció de gelosia
- Va produir un primer lot petit mitjançant la impressió SLM amb pols Ti6Al4V per validar l'ajust, la porositat i el rendiment mecànic abans de comprometre's amb una tirada més gran
- Postprocessament aplicat, inclòs el tractament tèrmic i el mecanitzat de precisió a les superfícies d'acoblament que requerien toleràncies més estrictes
- Va fer una inspecció dimensional i proves de materials per confirmar que les peces compleixen les especificacions del client abans de l'enviament
El resultat va ser una peça que hauria estat efectivament impossible de produir mitjançant el mecanitzat convencional, lliurada com a lot de prototips de treball en una fracció del temps que un enfocament tradicional basat en eines-hagués requerit - amb la flexibilitat d'ajustar el disseny entre iteracions sense tocar un motlle o un accessori cars.
On la impressió 3D de titani ofereix més valor
La impressió 3D de titani no és l'eina adequada per a cada treball, però acostuma a brillar en algunes situacions específiques:
Implants mèdics i dentals
Gàbies espinals, implants de maluc i de genoll, plaques cranials i marcs dentals personalitzats que es beneficien d'estructures poroses i-perfectes als ossos.
Components aeroespacials
Suports, conductes i peces estructurals on cada gram de pes estalviat és important.
Automoció i automoció
Components d'escapament, peces de suspensió i altres peces de rendiment on la relació entre força{0}}i-pes és la prioritat.
Eines i Jigs
Accessoris lleugers i personalitzats-per a les línies de producció.
Producció personalitzada i de baix-volum
Situacions en què construir un motlle o una eina simplement no té sentit financer.
Com triar un fabricant o fàbrica d'impressió 3D de titani fiable
Aquesta és la part que la majoria dels compradors salten i, normalment, és on les coses van malament. Abans de comprometre's amb un proveïdor, val la pena marcar algunes caselles:
Quant costa la impressió 3D de titani?
Aquesta és una de les preguntes més freqüents que ens fem, i la resposta honesta és: depèn. Però això és el que realment mou el nombre:
Com a punt de partida aproximat, els prototips petits de titani solen sortir d'un parell de centenars de dòlars per peça, baixant significativament a mesura que augmenten les quantitats -, però l'única manera d'obtenir un nombre real és enviar el vostre disseny per demanar un pressupost.
Preguntes freqüents
Sí, - el titani, especialment l'aliatge Ti6Al4V, és un dels metalls més utilitzats en la fabricació additiva perquè combina una alta relació de resistència-a-pes amb una excel·lent resistència a la corrosió i biocompatibilitat, el que el converteix en un ajust natural tant per a aplicacions mèdiques com aeroespacials.
Què tan fortes són les peces de titani impreses en 3D en comparació amb les peces mecanitzades?Quan s'imprimeixen i es-processen correctament (inclòs el tractament tèrmic d'alleujament-d'estrès), les peces de titani impreses-SLM poden assolir propietats mecàniques comparables a les del titani forjat, tot i que el rendiment exacte depèn dels paràmetres d'impressió, l'orientació i la qualitat del post-processament.
Quina és la quantitat mínima de comanda per a la impressió 3D de titani a l'engròs?Això varia segons el proveïdor, però moltes fàbriques començaran amb un únic prototip o un petit lot de prova abans d'escalar a volums majoristes més grans, de manera que podeu validar el disseny abans de comprometre's amb les quantitats de producció.
Quant de temps triga a aconseguir un prototip imprès en 3D de titani de la Xina?Depenent de la complexitat de la part i dels requisits de post{0}}processament, un prototip sovint pot estar llest en un termini d'una a tres setmanes, cosa que normalment és molt més ràpida que esperar les eines per a la fabricació tradicional.
Les fàbriques d'impressió 3D de titani xineses poden complir els requisits de certificació mèdica o aeroespacial?Moltes fàbriques establertes compleixen els estàndards ISO 13485 (mèdic) o AS9100 (aeroespacial) i poden proporcionar certificats de materials i informes d'inspecció -, però això varia segons el proveïdor, de manera que val la pena confirmar les certificacions directament abans de fer una comanda.
Preparat per obtenir un pressupost?
Si esteu sospesant opcions per al vostre proper projecte de titani -, tant si es tracta d'un únic prototip de dispositiu mèdic com d'una producció de centenars de peces -, el següent pas més fàcil és senzill: enviar el vostre dibuix. Un bon fabricant us dirà sincerament si la impressió 3D és adequada per a la vostra part, marcarà qualsevol modificació del disseny que en faciliti la producció i us donarà un pressupost real - sense pressió ni obligació d'avançar si no és la combinació adequada.