Sie haben Ihre Zeichnung an fünf verschiedene Lieferanten gesendet. Drei gaben völlig unterschiedliche Preise an, einer antwortete nie und der letzte forderte Sie auf, sechs Wochen zu warten, um ein Muster zu sehen. Wenn Sie schon einmal versucht haben, einen Titan-3D-Druckservice für ein neues Produkt in Anspruch zu nehmen, kommt Ihnen das wahrscheinlich bekannt vor. Titan ist eines der am schwersten zu bearbeitenden Metalle, eines der teuersten im Abfall und eines der am wenigsten verzeihenden Materialien, wenn ein Lieferant nicht weiß, was er tut.
Immer mehr Ingenieure, Produktdesigner und Beschaffungsteams - insbesondere in der Welt der medizinischen Geräte - wenden sich von der traditionellen CNC-Bearbeitung ab und wenden sich stattdessen der additiven Metallfertigung zu, die sie zunehmend aus China beziehen.
In diesem Leitfaden erklären wir, warumTitan 3D-Druckbeginnt, wie der Prozess tatsächlich funktioniert, wie ein echtes Projekt von Anfang bis Ende aussieht und wie man einen Hersteller auswählt, dem man seine nächste Teilecharge tatsächlich anvertrauen kann.
Warum sich immer mehr Käufer für den 3D-Druck von Titan gegenüber der herkömmlichen Bearbeitung entscheiden
Titanlegierungen sind stark, biokompatibel und leicht -, weshalb sie in allem verwendet werden, von Flugzeughalterungen bis hin zu Wirbelsäulenimplantaten. Das Problem ist, dass es auch bekanntermaßen schwierig zu schneiden ist. Ein einziges komplexes Titanteil, das aus einem massiven Block gefertigt wird, kann 80–90 % des Rohmaterials als Ausschuss verschwenden, und jedes verschwendete Gramm kostet Geld.
2,0 Milliarden US-Dollar bis 2030
Voraussichtlicher globaler Markt für Titan-3D-Druckmaterialien mit einem jährlichen Wachstum von fast 28 % (Lucintel)
Gesundheitswesen und Luft- und Raumfahrt werden als die beiden größten Treiber dieses Wachstums genannt, wobei orthopädische 3D-gedruckte Geräte als eines der am schnellsten wachsenden Segmente in der gesamten Medizingerätebranche gelten. Ein paar Gründe kommen unseren Kunden immer wieder in den Sinn:
Das ist das Kernversprechen eines guten Titan-3D-Druckdienstes: weniger Abfall, mehr Gestaltungsfreiheit und ein schnellerer Weg von der CAD-Datei zum fertigen Teil.
Was China zu einem globalen Zentrum für die Herstellung von 3D-Druckern aus Titanlegierungen macht
China hat das letzte Jahrzehnt damit verbracht, eine der umfassendsten Lieferketten für die additive Metallfertigung der Welt aufzubauen - von der Zerstäubung von Titanpulver über SLM-Drucker in Industriequalität- bis hin zur CNC-Nachbearbeitung-und Oberflächenbehandlung, die oft alle innerhalb desselben Industrieclusters verfügbar sind. Diese vertikale Integration ist ein wichtiger Grund dafür, dass ein in China ansässiger 3D-Druckhersteller aus Titanlegierungen in der Regel schnellere und günstigere Angebote machen kann als ein Lieferant, der Pulver, Druck und Endbearbeitung an drei separate Unternehmen in drei verschiedenen Ländern auslagern muss.
Ein paar Dinge erwähnen Käufer immer wieder, wenn sie mit einer chinesischen Titan-3D-Druckfabrik zusammenarbeiten:
Natürlich bedeutet „mit Sitz in China“ nicht automatisch „zuverlässig“. - Wie man eine Fabrik tatsächlich überprüft, erfahren wir weiter unten.
Wie der Titan-3D-Druck tatsächlich funktioniert (im Klartext)
Die meisten Titanteile werden mit einem Verfahren namens Selective Laser Melting (SLM), manchmal auch DMLS (Direct Metal Laser Sintering) genannt, hergestellt. Stellen Sie sich das so vor, als würden Sie ein Teil eine unglaublich dünne Schicht nach der anderen aufbauen - Ein Laser zeichnet die Form dieser Schicht in ein Bett aus feinem Titanpulver nach, schmilzt es zu festem Metall, dann wird eine neue Pulverschicht darauf verteilt und der Vorgang wiederholt sich. Schicht für Schicht wächst aus dem Pulverbett ein festes, dichtes Metallteil.
Sobald der Druck abgeschlossen ist, durchlaufen die Teile normalerweise:
Wenn Sie sich über dieses Thema informiert haben, ist Ihnen wahrscheinlich der Begriff Ti6Al4V-3D-Druck begegnet. Ti6Al4V (Titan Grad 5) macht die überwiegende Mehrheit der heute gedruckten Titanteile aus und bietet aus gutem Grund - ein ausgezeichnetes Festigkeits-{{8}zu-Gewichtsverhältnis, starke Korrosionsbeständigkeit und, was für medizinische Anwendungen entscheidend ist, eine gute Biokompatibilität. Es ist die gleiche Legierung, die weltweit in einem Großteil der orthopädischen und zahnmedizinischen Implantate verwendet wird.
Echte Fallstudie: Ein Medizingeräteprojekt mit Shenzhen JR Precision Technology Co., Ltd.
Fallstudie
Shenzhen JR Precision Technology Co., Ltd., ein in China ansässiger Hersteller, der Titan und andere fortschrittliche Legierungen verarbeitet, wurde von einem Medizintechnikunternehmen kontaktiert, das eine maßgeschneiderte Implantatkomponente mit einer porösen Gitterstruktur benötigte, die das Einwachsen von Knochen nach einer Operation fördern sollte. Der Kunde hatte bereits versucht, das Teil über einen traditionellen CNC-Bearbeitungslieferanten zu beziehen, und stieß dabei auf zwei Probleme: Die Gittergeometrie ließ sich auf herkömmliche Weise einfach nicht bearbeiten, und die Kosten pro Einheit bei geringen Stückzahlen machten das Projekt finanziell nicht durchführbar.
Der Ansatz des Teams:
- Überprüfte die Designdateien des Kunden und markierte einige Geometrieänderungen, um die Druckbarkeit zu verbessern, ohne die Gitterfunktion zu beeinträchtigen
- Produzierte eine kleine erste Charge mittels SLM-Druck mit Ti6Al4V-Pulver, um Passung, Porosität und mechanische Leistung zu überprüfen, bevor eine größere Auflage in Angriff genommen wurde
- Angewandte Nachbearbeitung, einschließlich Wärmebehandlung und Präzisionsbearbeitung an den Passflächen, die engere Toleranzen erforderten
- Durchführung einer Maßkontrolle und Materialprüfung, um vor dem Versand zu bestätigen, dass die Teile den Spezifikationen des Kunden entsprechen
Das Ergebnis war ein Teil, das mit herkömmlicher Bearbeitung praktisch unmöglich gewesen wäre. Es wurde als funktionsfähiges Prototypen-Batch in einem Bruchteil der Zeit geliefert, die ein herkömmlicher, auf Werkzeugen basierender Ansatz- benötigt hätte -, mit der Flexibilität, das Design zwischen den Iterationen anzupassen, ohne eine teure Form oder Vorrichtung zu berühren.
Wo der Titan-3D-Druck den größten Wert bietet
Der Titan-3D-Druck ist nicht für jeden Auftrag das richtige Werkzeug, glänzt jedoch in einigen bestimmten Situationen:
Medizinische und Zahnimplantate
Wirbelsäulenkäfige, Hüft- und Knieimplantate, Schädelplatten und individuelle Zahngerüste, die von porösen, knochenfreundlichen Strukturen profitieren.
Luft- und Raumfahrtkomponenten
Halterungen, Leitungen und Strukturteile, bei denen jedes eingesparte Gramm Gewicht zählt.
Motorsport & Automobil
Auspuffkomponenten, Aufhängungsteile und andere Leistungsteile, bei denen das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht im Vordergrund steht.
Werkzeuge und Vorrichtungen
Leichte, maßgeschneiderte-Vorrichtungen für Produktionslinien.
Kundenspezifische Produktion und -Kleinserienfertigung
Situationen, in denen der Bau einer Form oder eines Werkzeugs finanziell einfach keinen Sinn ergibt.
So wählen Sie einen zuverlässigen Hersteller oder eine Fabrik für Titan-3D-Druck aus
Dies ist der Teil, den die meisten Käufer überspringen, und normalerweise geht hier etwas schief. Bevor Sie sich an einen Lieferanten binden, lohnt es sich, einige Kästchen anzukreuzen:
Wie viel kostet der Titan-3D-Druck?
Dies ist eine der häufigsten Fragen, die wir bekommen, und die ehrliche Antwort lautet: Es kommt darauf an. Aber hier ist, was die Zahl tatsächlich bewegt:
Als grober Ausgangspunkt: Kleine Titan-Prototypen kosten oft ein paar hundert Dollar pro Teil und sinken deutlich, wenn die Stückzahlen steigen -, aber die einzige Möglichkeit, eine echte Zahl zu erhalten, besteht darin, Ihren Entwurf für ein Angebot einzusenden.
Häufig gestellte Fragen
Ja - Titan, insbesondere die Ti6Al4V-Legierung, ist eines der am häufigsten verwendeten Metalle in der additiven Fertigung, da es ein hohes Festigkeits--zu-Gewichtsverhältnis mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität kombiniert und sich daher ideal für Anwendungen in der Medizin sowie in der Luft- und Raumfahrt eignet.
Wie stabil sind 3D-gedruckte Titanteile im Vergleich zu bearbeiteten Teilen?Bei korrekter Druck- und Nachbearbeitung (einschließlich spannungsarmer Wärmebehandlung) können mit SLM-gedruckte Titanteile mechanische Eigenschaften erreichen, die mit denen von bearbeitetem Titan vergleichbar sind. Die genaue Leistung hängt jedoch von den Druckparametern, der Ausrichtung und der Qualität der Nachbearbeitung ab.
Was ist die Mindestbestellmenge für den Titan-3D-Druck im Großhandel?Dies ist je nach Lieferant unterschiedlich, aber viele Fabriken beginnen mit einem einzelnen Prototyp oder einer kleinen Testcharge, bevor sie auf größere Großhandelsmengen umsteigen, sodass Sie das Design validieren können, bevor Sie sich auf Produktionsmengen festlegen.
Wie lange dauert es, einen 3D-gedruckten Titan-Prototyp aus China zu bekommen?Abhängig von der Komplexität des Teils und den Anforderungen an die Nachbearbeitung kann ein Prototyp häufig innerhalb von ein bis drei Wochen fertig sein, was in der Regel viel schneller ist, als wenn für die herkömmliche Fertigung auf Werkzeuge gewartet werden muss.
Können chinesische Titan-3D-Druckfabriken die Zertifizierungsanforderungen für Medizin oder Luft- und Raumfahrt erfüllen?Viele etablierte Fabriken arbeiten nach den Standards ISO 13485 (Medizin) oder AS9100 (Luft- und Raumfahrt) und können Materialzertifikate und Inspektionsberichte bereitstellen -. Dies variiert jedoch je nach Lieferant. Daher lohnt es sich, die Zertifizierungen direkt vor der Bestellung zu bestätigen.
Sind Sie bereit, ein Angebot einzuholen?
Wenn Sie Optionen für Ihr nächstes Titanprojekt abwägen -, sei es ein einzelner Prototyp eines medizinischen Geräts oder eine Produktionsserie mit Hunderten von Teilen -, ist der nächste Schritt am einfachsten: Senden Sie uns Ihre Zeichnung. Ein guter Hersteller wird Ihnen ehrlich sagen, ob der 3D-Druck für Ihr Teil die richtige Lösung ist, Sie auf alle Designänderungen hinweisen, die die Herstellung erleichtern würden, und Ihnen ein echtes Angebot unterbreiten - ohne Druck, ohne Verpflichtung, weiterzumachen, wenn es nicht das Richtige ist.