لقد أرسلت الرسم الخاص بك إلى خمسة موردين مختلفين. ثلاثة منهم قدموا أسعارًا مختلفة تمامًا، ولم يرد أحدهم مطلقًا، وطلب منك الأخير الانتظار ستة أسابيع فقط لرؤية العينة. إذا سبق لك أن حاولت الحصول على خدمة طباعة ثلاثية الأبعاد من التيتانيوم لمنتج جديد، فمن المحتمل أن يبدو هذا مألوفًا. يعد التيتانيوم واحدًا من أصعب المعادن في التصنيع، وواحدًا من أغلى المعادن في النفايات، وواحدًا من أقل المواد تسامحًا عندما لا يعرف المورد ما يفعله.
المزيد من المهندسين ومصممي المنتجات وفرق المشتريات - وخاصة في عالم الأجهزة الطبية - يبتعدون عن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي التقليدي ويتجهون نحو تصنيع الإضافات المعدنية بدلاً من ذلك، ويستوردونها بشكل متزايد من الصين.
في هذا الدليل، سنتعرف على السببالطباعة ثلاثية الأبعاد على التيتانيوميتم الانطلاق، وكيف تتم العملية فعليًا، وكيف يبدو المشروع الحقيقي من البداية إلى النهاية، وكيفية اختيار الشركة المصنعة التي يمكنك الوثوق بها فعليًا في الدفعة التالية من الأجزاء.
لماذا يختار المزيد من المشترين طباعة التيتانيوم ثلاثية الأبعاد بدلاً من الآلات التقليدية
تتميز سبيكة التيتانيوم بأنها قوية ومتوافقة حيويًا وخفيفة الوزن - وهذا هو بالضبط سبب استخدامها في كل شيء بدءًا من دعامات الطائرات وحتى زراعة العمود الفقري. المشكلة هي أنه من الصعب أيضًا قطعها. يمكن لجزء واحد معقد من التيتانيوم يتم تصنيعه من كتلة صلبة أن يهدر 80-90% من المواد الخام كخردة، وكل جرام مهدر يكلف أموالاً.
2.0 مليار دولار بحلول عام 2030
السوق العالمية المتوقعة لمواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من التيتانيوم، ستنمو بنسبة 28% تقريبًا سنويًا (لوسينتل)
تم تصنيف الرعاية الصحية والفضاء على أنهما المحركان الأكبر لهذا النمو، حيث تم تصنيف الأجهزة المطبوعة ثلاثية الأبعاد لتقويم العظام باعتبارها واحدة من أسرع-القطاعات نموًا في صناعة الأجهزة الطبية بأكملها. هناك بعض الأسباب التي نستمر في طرحها مع عملائنا:
هذا هو الوعد الأساسي لخدمة طباعة ثلاثية الأبعاد جيدة من التيتانيوم: نفايات أقل، ومزيد من حرية التصميم، ومسار أسرع من ملف CAD إلى الجزء النهائي.
ما الذي يجعل الصين مركزًا عالميًا لتصنيع الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك التيتانيوم
لقد أمضت الصين العقد الماضي في بناء واحدة من أكثر سلاسل توريد تصنيع الإضافات المعدنية اكتمالًا في العالم - بدءًا من رذاذ مسحوق التيتانيوم، ووصولاً إلى طابعات SLM الصناعية-والمعالجة اللاحقة للمعالجة السطحية باستخدام الحاسب الآلي -، وكلها متاحة غالبًا داخل نفس المجموعة الصناعية. يعد هذا التكامل الرأسي سببًا كبيرًا في أن الشركة المصنعة للطباعة ثلاثية الأبعاد من سبائك التيتانيوم ومقرها في الصين يمكنها عادةً تقديم عروض أسعار أسرع وأقل من المورد الذي يتعين عليه الاستعانة بمصادر خارجية للمسحوق والطباعة والتشطيب لثلاث شركات منفصلة في ثلاثة بلدان مختلفة.
بعض الأشياء التي يذكرها المشترون باستمرار عند العمل مع مصنع طباعة تيتانيوم ثلاثي الأبعاد في الصين:
بالطبع، "مقره في الصين" لا يعني تلقائيًا "موثوقًا" - سنتعرف على كيفية فحص المصنع فعليًا في مكان أبعد قليلاً.
كيف تعمل طباعة التيتانيوم ثلاثية الأبعاد فعليًا (باللغة الإنجليزية البسيطة)
يتم تصنيع معظم أجزاء التيتانيوم باستخدام عملية تسمى الذوبان بالليزر الانتقائي (SLM)، وتسمى أحيانًا أيضًا DMLS (تلبيد المعادن بالليزر المباشر). فكر في الأمر مثل بناء جزء واحد من طبقة رقيقة بشكل لا يصدق في كل مرة - يتتبع الليزر شكل تلك الطبقة في طبقة من مسحوق التيتانيوم الناعم، ويصهرها في معدن صلب، ثم يتم نشر طبقة جديدة من المسحوق في الأعلى وتكرر العملية. طبقة تلو الأخرى، ينمو جزء معدني صلب وكثيف من طبقة المسحوق.
بمجرد الانتهاء من الطباعة، تمر الأجزاء عادةً بما يلي:
إذا كنت قد قرأت عن هذا الموضوع، فمن المحتمل أنك واجهت مصطلح الطباعة ثلاثية الأبعاد Ti6Al4V. يشكل Ti6Al4V (التيتانيوم درجة 5) الغالبية العظمى من أجزاء التيتانيوم المطبوعة اليوم، ولسبب وجيه - فإنه يوفر نسبة قوة ممتازة-إلى-وزن، ومقاومة قوية للتآكل، والأهم من ذلك بالنسبة للتطبيقات الطبية، وتوافق حيوي جيد. إنها نفس السبيكة المستخدمة في نسبة كبيرة من زراعة العظام والأسنان في جميع أنحاء العالم.
دراسة حالة حقيقية: مشروع جهاز طبي بالتعاون مع شركة Shenzhen JR Precision Technology Co., Ltd.
دراسة الحالة
تم الاتصال بشركة Shenzhen JR Precision Technology Co., Ltd.، وهي شركة تصنيع مقرها الصين-تعمل في التيتانيوم وغيره من السبائك المتقدمة، من قبل إحدى شركات الأجهزة الطبية التي احتاجت إلى مكون مزروع مخصص بهيكل شبكي مسامي مصمم لتشجيع نمو العظام بعد الجراحة. لقد حاول العميل بالفعل الحصول على القطعة من خلال مورد آلات CNC تقليدي وواجه مشكلتين: هندسة الشبكة كان من المستحيل تصنيعها بشكل تقليدي، وتكلفة الوحدة -بأحجام منخفضة جعلت المشروع غير عملي من الناحية المالية.
نهج الفريق:
- راجعت ملفات تصميم العميل ووضعت علامة على بعض التعديلات الهندسية لتحسين إمكانية الطباعة دون المساس بوظيفة الشبكة
- تم إنتاج دفعة أولى صغيرة باستخدام طباعة SLM مع مسحوق Ti6Al4V للتحقق من الملاءمة والمسامية والأداء الميكانيكي قبل الالتزام بعملية تشغيل أكبر
- المعالجة اللاحقة التطبيقية-، بما في ذلك المعالجة الحرارية والتصنيع الدقيق على أسطح التزاوج التي تتطلب تفاوتات أكثر صرامة
- تم إجراء فحص الأبعاد واختبار المواد للتأكد من أن الأجزاء تلبي مواصفات العميل قبل الشحن
وكانت النتيجة جزءًا كان من المستحيل إنتاجه فعليًا من خلال الآلات التقليدية، حيث تم تسليمه كدفعة نموذجية عاملة في جزء صغير من الوقت الذي يتطلبه النهج التقليدي القائم على الأدوات- - مع المرونة اللازمة لضبط التصميم بين التكرارات دون لمس قالب أو تركيب باهظ الثمن.
حيث توفر طباعة التيتانيوم ثلاثية الأبعاد القيمة الأكبر
لا تعد طباعة التيتانيوم ثلاثية الأبعاد الأداة المناسبة لكل مهمة، ولكنها تميل إلى التألق في بعض المواقف المحددة:
زراعة الأسنان والطبية
أقفاص العمود الفقري، وزراعات الورك والركبة، وصفائح الجمجمة، وهياكل الأسنان المخصصة التي تستفيد من الهياكل المسامية والصديقة للعظام.
مكونات الفضاء الجوي
الأقواس والقنوات والأجزاء الهيكلية التي يوفر فيها كل جرام من الوزن أهمية كبيرة.
رياضة السيارات والسيارات
مكونات العادم، وأجزاء التعليق، وأجزاء الأداء الأخرى حيث تكون نسبة القوة-إلى-الوزن هي الأولوية.
الأدوات والرقص
تركيبات خفيفة الوزن ومخصصة-مناسبة لخطوط الإنتاج.
الإنتاج المخصص والمنخفض-حجم الإنتاج
المواقف التي لا يكون فيها بناء قالب أو أداة منطقيًا من الناحية المالية.
كيفية اختيار مصنع أو مصنع موثوق للطباعة ثلاثية الأبعاد من التيتانيوم
هذا هو الجزء الذي يتخطاه معظم المشترين، وعادةً ما تسوء الأمور. قبل أن تلتزم بالمورد، من المفيد التحقق من بعض المربعات:
ما هي تكلفة طباعة التيتانيوم ثلاثية الأبعاد؟
هذا هو أحد الأسئلة الأكثر شيوعًا التي نتلقاها، والإجابة الصادقة هي: هذا يعتمد. ولكن إليك ما يحرك الرقم فعليًا:
كنقطة بداية تقريبية، غالبًا ما تكلف نماذج التيتانيوم الصغيرة بضع مئات من الدولارات للجزء الواحد، وتنخفض بشكل ملحوظ مع زيادة الكميات - ولكن الطريقة الوحيدة للحصول على رقم حقيقي هي إرسال تصميمك للحصول على عرض أسعار.
الأسئلة المتداولة
نعم - التيتانيوم، وخاصة سبيكة Ti6Al4V، هو أحد المعادن الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في التصنيع بالإضافة لأنه يجمع بين نسبة قوة عالية -إلى-الوزن مع مقاومة ممتازة للتآكل وتوافق حيوي، مما يجعله مناسبًا بشكل طبيعي لكل من التطبيقات الطبية والفضائية.
ما مدى قوة أجزاء التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد مقارنة بالأجزاء المصنعة؟عند الطباعة والمعالجة اللاحقة-بشكل صحيح (بما في ذلك-المعالجة الحرارية لتخفيف الضغط)، يمكن أن تحقق أجزاء التيتانيوم المطبوعة SLM-خصائص ميكانيكية مماثلة للتيتانيوم المطاوع، على الرغم من أن الأداء الدقيق يعتمد على معلمات الطباعة، والاتجاه، وجودة ما بعد المعالجة-.
ما هو الحد الأدنى لكمية الطلب لطباعة التيتانيوم ثلاثية الأبعاد بالجملة؟يختلف هذا حسب المورد، لكن العديد من المصانع ستبدأ بنموذج أولي واحد أو دفعة تجريبية صغيرة قبل التوسع إلى كميات كبيرة بالجملة، حتى تتمكن من التحقق من صحة التصميم قبل الالتزام بكميات الإنتاج.
كم من الوقت يستغرق الحصول على نموذج أولي مطبوع من التيتانيوم ثلاثي الأبعاد من الصين؟اعتمادًا على مدى تعقيد الأجزاء ومتطلبات -ما بعد المعالجة، غالبًا ما يكون النموذج الأولي جاهزًا في غضون أسبوع إلى ثلاثة أسابيع، وهو ما يعد عادةً أسرع بكثير من انتظار الأدوات اللازمة للتصنيع التقليدي.
هل يمكن لمصانع الطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من التيتانيوم الصينية تلبية متطلبات الشهادات الطبية أو الفضائية؟تعمل العديد من المصانع القائمة وفقًا لمعايير ISO 13485 (الطبية) أو AS9100 (الفضائية) ويمكنها تقديم شهادات المواد وتقارير الفحص - ولكن هذا يختلف حسب المورد، لذا فإن الأمر يستحق تأكيد الشهادات مباشرة قبل تقديم الطلب.
هل أنت مستعد للحصول على عرض أسعار؟
إذا كنت تدرس خيارات لمشروعك القادم من التيتانيوم - سواء كان نموذجًا أوليًا لجهاز طبي واحد أو عملية إنتاج لمئات الأجزاء - فإن الخطوة التالية الأسهل بسيطة: أرسل الرسم الخاص بك. ستخبرك الشركة المصنعة الجيدة بأمانة ما إذا كانت الطباعة ثلاثية الأبعاد مناسبة للجزء الخاص بك، وتضع علامة على أي تعديلات في التصميم من شأنها أن تجعل الإنتاج أسهل، وتعطيك عرض أسعار حقيقي - بدون ضغط، ولا التزام بالمضي قدمًا إذا لم تكن المطابقة الصحيحة.