図面を 5 つの異なるサプライヤーに送信しました。 3 社は大幅に異なる価格を提示しましたが、1 社は返答がなく、最後の 1 社はサンプルを見るためだけに 6 週間待つよう求めていました。新製品のためにチタン 3D プリント サービスを調達しようとしたことがあるなら、これはおそらく聞き覚えがあるでしょう。チタンは機械加工が最も難しい金属の 1 つであり、廃棄するのに最も高価な金属の 1 つであり、サプライヤーが何をしているのかを理解していない場合、最も寛容ではない材料の 1 つです。
特に医療機器の世界では、より多くのエンジニア、製品設計者、調達チーム - - が従来の CNC 加工から金属積層造形に目を向けており、中国からの調達が増えています。
このガイドでは、その理由について説明します。チタン3Dプリントが始まりつつあること、プロセスが実際にどのように機能するか、実際のプロジェクトが最初から最後までどのようなものであるか、そして次の部品バッチで実際に信頼できるメーカーを選ぶ方法について説明します。
従来の機械加工ではなくチタン 3D プリントを選択するバイヤーが増えている理由
チタン合金は強度が高く、生体適合性があり、軽量であるため、航空機のブラケットから脊椎インプラントに至るまであらゆるものに使用されています。-。問題は、カットするのが難しいことでも知られています。固体ブロックから機械加工された単一の複雑なチタン部品は、原材料の 80 ～ 90% をスクラップとして無駄にする可能性があり、無駄になる 1 グラムごとにコストがかかります。
2030年までに20億ドル
世界のチタン 3D プリンティング材料市場は年間約 28% で成長すると予測 (Lucintel)
この成長の 2 つの最大の推進要因としてヘルスケアと航空宇宙が挙げられており、整形外科用 3D プリント デバイスは医療機器業界全体で最も急速に成長しているセグメントの 1 つとして記録されています。-お客様からは次のような理由が次々と寄せられます。
これは、優れたチタン 3D プリンティング サービスの核となる約束です。つまり、無駄を減らし、設計の自由度を高め、CAD ファイルから完成品までのパスを高速化することです。
中国がチタン合金 3D プリンティング製造の世界的拠点となる理由
中国は過去 10 年をかけて、チタン粉末の噴霧から工業用グレードの SLM プリンタ、CNC 後処理や表面処理に至るまで、世界で最も完全な金属積層造形サプライ チェーンの 1 つを構築してきました。-これらはすべて同じ産業クラスター内で利用できることが多いです。-この垂直統合は、中国に拠点を置くチタン合金 3D プリンティング メーカーが、粉末、プリンティング、仕上げを 3 つの異なる国の 3 つの別々の会社に外注しなければならないサプライヤーよりも、通常、より早く、より低価格で見積もりを出せる大きな理由です。
中国のチタン 3D プリント工場と協力する際にバイヤーが一貫して言及することがいくつかあります。
もちろん、「中国に拠点を置く」ということが自動的に「信頼できる」ことを意味するわけではありません - 実際に工場を精査する方法については、もう少し後ほど説明します。
チタン 3D プリンティングが実際にどのように機能するか (わかりやすい英語)
ほとんどのチタン部品は、選択的レーザー溶解 (SLM) と呼ばれるプロセスを使用して製造されており、DMLS (直接金属レーザー焼結) とも呼ばれます。これは、部品を一度に 1 つずつ信じられないほど薄い層で構築するようなものだと考えてください。- レーザーがその層の形状をトレースして微細なチタン粉末の層にし、それを溶かして固体の金属にし、その上に新しい粉末の層を広げ、このプロセスを繰り返します。層ごとに、固体で緻密な金属部分が粉体層から成長します。
印刷が完了すると、通常、パーツは次の処理を経ます。
このトピックについて読んでいるなら、おそらく Ti6Al4V 3D プリンティングという用語に出会ったことがあるでしょう。 Ti6Al4V (チタン グレード 5) は、現在印刷されているチタン部品の圧倒的大部分を占めており、- には優れた強度と重量比、強力な耐食性、そして医療用途にとって重要な優れた生体適合性を備えているのには十分な理由があります。--これは、世界中の整形外科および歯科インプラントの大部分で使用されているのと同じ合金です。
実際のケーススタディ: Shenzhen JR Precision Technology Co., Ltd. との医療機器プロジェクト
ケーススタディ
Shenzhen JR Precision Technology Co., Ltd. は、チタンやその他の先進合金を扱う中国に拠点を置くメーカーです。- は、手術後の骨の内部成長を促進するように設計された多孔質格子構造を備えたカスタム インプラント コンポーネントを必要とする医療機器会社からアプローチを受けました。-クライアントはすでに従来の CNC 加工サプライヤーを通じて部品の調達を試みていましたが、2 つの問題に遭遇しました。1 つは格子形状を従来の方法で機械加工するのがまったく不可能であったこと、もう 1 つは少量での単位あたりのコストがかかるため、プロジェクトが経済的に実行不可能であったことです。{4}}
チームのアプローチ:
- クライアントの設計ファイルを確認し、ラティス機能を損なうことなく印刷適性を向上させるためにいくつかのジオメトリ調整にフラグを立てました。
- 大規模な実行に取り組む前に、Ti6Al4V 粉末を使用した SLM 印刷を使用して小規模な最初のバッチを生成し、フィット感、気孔率、機械的性能を検証しました。
- より厳しい公差を必要とする合わせ面の熱処理や精密機械加工などの後処理を適用-
- 出荷前に部品が顧客の仕様を満たしていることを確認するために寸法検査と材料テストを実行
その結果、従来の機械加工では製造が事実上不可能だった部品が完成し、高価な金型や治具に触れることなく、反復の合間に設計を調整する柔軟性を備えた従来のツールベースのアプローチに必要な時間のほんのわずかな時間で実用的なプロトタイプ バッチとして納品されました。{0}{1}
チタン 3D プリンティングが最大の価値を発揮する場所
チタン 3D プリントはすべての仕事に適したツールではありませんが、いくつかの特定の状況で威力を発揮する傾向があります。
医療および歯科インプラント
脊椎ケージ、股関節と膝のインプラント、頭蓋プレート、多孔質で骨に優しい構造の恩恵を受けるカスタムの歯科用フレームワーク。{0}}
航空宇宙部品
ブラケット、ダクト、構造部品では、1 グラム単位の重量削減が重要です。
モータースポーツと自動車
強度対重量比が優先される排気コンポーネント、サスペンション部品、その他のパフォーマンス部品。{0}}{1}}
ツーリングと治具
生産ライン向けの軽量でカスタムフィットの治具。-
カスタムおよび少量生産-
金型やツールを構築することが経済的に合理的ではない状況。
信頼できるチタン 3D プリント メーカーまたは工場の選び方
これはほとんどの購入者が無視する部分であり、通常はここで問題が発生します。サプライヤーと契約する前に、いくつかのチェックボックスをオンにする価値があります。
チタン 3D プリントの費用はいくらですか?
これは私たちが受ける最も一般的な質問の 1 つであり、正直な答えは「状況による」です。しかし、実際に数字を動かすのは次のとおりです。
大まかな出発点として、小さなチタンのプロトタイプの価格は部品あたり数百ドルからであることが多く、数量が増加するにつれて大幅に値下がりします -。ただし、実際の数値を取得する唯一の方法は、設計を見積依頼のために送信することです。
よくある質問
はい、- チタン、特に Ti6Al4V 合金は、高い強度対重量比と優れた耐食性および生体適合性を兼ね備えているため、積層造形で最も広く使用されている金属の 1 つであり、医療用途と航空宇宙用途の両方に自然に適合します。
3D プリントされたチタン部品は機械加工部品と比較してどれくらい強度がありますか?印刷および後処理（応力除去熱処理を含む）を正しく-行うと（応力除去熱処理を含む）、SLM- で印刷されたチタン部品は鍛造チタンに匹敵する機械的特性を達成できます。ただし、正確な性能は印刷パラメータ、方向、後処理の品質によって異なります。-
チタン 3D プリント卸売の最小注文数量はいくらですか?これはサプライヤーによって異なりますが、多くの工場では、より大きな卸売量に拡大する前に、単一のプロトタイプまたは小規模な試用バッチから開始するため、生産数量を確定する前に設計を検証できます。
チタン 3D プリントのプロトタイプを中国から入手するにはどれくらい時間がかかりますか?部品の複雑さと後処理要件に応じて、プロトタイプは 1～3 週間以内に完成することが多く、これは通常、従来の製造でツールを待つよりもはるかに早くなります。{0}
中国のチタン 3D プリント工場は医療または航空宇宙の認証要件を満たせるでしょうか?多くの確立された工場は ISO 13485 (医療) または AS9100 (航空宇宙) 規格に準拠しており、材料証明書と検査報告書 - を提供できますが、これはサプライヤーによって異なるため、注文する前に認定を直接確認する価値があります。
見積もりを取得する準備はできましたか?
次のチタン プロジェクトのオプションを検討している場合 -、それが単一の医療機器のプロトタイプであっても、数百の部品からなる生産工程であっても - 最も簡単な次のステップは、図面を送信することです。優れたメーカーは、3D プリントがお客様の部品に適しているかどうかを正直に伝え、製造を容易にするための設計の調整にフラグを立てて、実際の見積もりを提供します。- プレッシャーや、適切でない場合に先に進む義務はありません。