3D-nyomtatás mint integrált technológia
A fémek additív gyártása (AM) – más néven 3D fémnyomtatás – számos orvostechnikai eszköz gyártásának a mozgatórugója
2020. november 16., hétfő, 06:00
Címkék: 3D 3D nyomtatás additív gyártás AgieCharmilles GF Machining Solutions implantátum lézer lézertechnológia orvosi technológia titán
Az emberi csontozat viselkedését utánzó porózus felületű, rácsos szerkezetű ortopéd implantátumok hatalmas javuláshoz vezettek a páciensek eredményeiben – az ilyen implantátumokat pedig additív gyártás nélkül képtelenség létrehozni.
A technológia ráadásul nemcsak az implantátumok tekintetében előnyös; a sebészeti eszközökben is jelentős javulás érhető el a leegyszerűsített gyártófolyamatoknak, a csökkentett súlynak és a kizárólag AM-eljárásokkal kialakítható ergonómiai funkcióknak köszönhetően. Nem meglepő, hogy a becslések szerint a bevezetett ortopéd implantátumok 10%-ában található additív gyártással előállított komponens.
Egy additív gyártórészleg kialakítása azonban számos kihívással jár. Ahogy a 3D-fémnyomtatás egyre nagyobb teret hódít magának, az OEM-ek és CMO-k próbálják megtalálni a módját, miként lehetne a technológiát az ügyfél igényeinek legmegfelelőbben integrálni. A GF Machining Solutions és a 3D Systems komplett „end-to-end” megoldása a lehető legmagasabb minőséget biztosítja ügyfelei számára, minimális üzemeltetési költségek mellett. A nemrég bemutatott DMP Flex 350 garantálja a technológia sikeres adaptációját.
A technológia – tegyen szert számottevő versenyelőnyre lézeres alapú 3D-nyomtatással
A fémek nyomtatására számos különböző technológia létezik, az uralkodó módszer azonban a por alapanyagok olvasztásával járó szilárdanyag-létrehozás. A GF Machining Solutions és a 3D Systems DMP Factory és Flex rendszerei olyan lézeralapú eljárást (SLM = szelektív lézeres olvasztás) alkalmaznak, amellyel kiváló felületi minőség és apró alaksajátosságok is könnyedén kialakíthatók (0,1 mm-ig).
AgieCharmilles CUT AM 500 huzal-szikraforgácsoló gép
A fémnyomtató technológiák vizsgálatakor kulcsfontosságú szempont az adott nyomtatóval nyomtatható anyagok választéka, valamint az alapanyag szükség szerinti cserélhetősége. A sebészeti eszközök például általában rozsdamentes acélból készülnek, az implantátumokhoz viszont sok esetben titánra is szükség van. Ha az a célja, hogy nyomtatóján különböző munkákat tudjon betölteni, egy gördülékeny alapanyagcserét biztosító rugalmas rendszer lesz az ideális választás. A DMP Flex 350 mindössze néhány órás alapanyagcserét biztosít. Ezzel szemben a DMP Factory széria csak egyetlen fém alapanyag felhasználását teszi lehetővé. A DMP Factory és DMP Flex modellekkel a gyártók a számukra legmegfelelőbb technológiába fektethetnek.
Innováció – csak a mi DMP építési kamránkkal válhat a 3D-fémnyomtatás mesterévé
A 3D-fémnyomtatás tekintetében az oxigén a főellenség. A titán például az oxigénfelvétel következtében lebomlik. A mi rendszerünk egyedi kialakítású, zárt építési kamrájából eltávolítjuk az oxigént, és argonnal helyettesítjük, ezzel teremtve optimális nyomtatási környezetet. Ez a ciklus háromszor ismétlődik meg a nyomtatás megkezdése előtt, így minden oxigén és pára távozik a kamrából és a portartályból.
Ezzel az egyedülálló megközelítéssel a műveletek során jelen levő oxigénszint 25 ppm körülire csökken egyéb rendszerek kamráinak 300–700 ppm-es értéke helyett (melyekben legtöbbször az argont folyamatosan áramoltatják). Rendszerünk – nyomtatásról nyomtatásra – egyre jobb eredményeket és egyenletesebb minőséget mutat, a csökkentett argonhasználatnak, illetve a hosszabb élettartamú fémpornak köszönhetően pedig kevesebb üzemeltetési költséggel jár.
Teljes megoldás – érjen el kiváló minőséget alacsonyabb költségek mellett egy teljes folyamatot lefedő megoldással, a tervezéstől a kész alkatrészig
A DMP Flex 350 számos előnyével együtt is csak egyetlen része a fémnyomtatás kirakós játékának. A sikerhez a 3D nyomtatáshoz igazított terméktervre, validált folyamatra és az utófeldolgozó műveletek integrálására is szükség van. A GF Machining Solutions és a 3D Systems a technológiák teljes skáláját kínálja, ideértve a gépeket és az utófeldolgozás automatizálását. Megközelítésünk egyik kulcsa a System 3R paletták használata a DMP Flex 350-hez.
A hagyományos nyomtatókban az oxigén rontja az anyagminőséget, amit így 30 ciklus után le kell cserélni. A DMP Flex 350 nyomtatóban az anyagminőség több tucat ciklus után is stabil marad.
A nyomtatott termékeket át lehet szállítani másodlagos feldolgozásra (például marás) anélkül, hogy újból be kéne fogni vagy újra felvenni a nullpontot. A gyártóadatokat pedig a System 3R rádiófrekvenciás azonosító (RFID) csipje biztosítja. A GF Machining Solutions és a 3D Systems egy kifejezetten AM-folyamatokhoz fejlesztett huzal-szikraforgácsoló (EDM) gépet is bemutatott: Az AgieCharmilles CUT AM 500 különlegessége abban rejlik, hogy lehetővé teszi a termék tiszta, forgácsolás nélküli eltávolítását az alaplemezről.
Minden az egyben parametrikus szoftvermegoldás
Ahhoz, hogy az ötletből terv, a tervből pedig nyomtatott termék legyen, tapasztalatra és megfelelő szoftverre van szükség. A 3D-nyomtatás vertikális folyamat. A gépágyban jelen lévő por nem tudja megtartani a rá nyomtatott fém súlyát, a kialakításnak ezért olyan támasztékokat kell tartalmaznia, amik a hőfeszültségből adódó esetleges deformációktól is védelmet nyújtanak az olvasztás folyamata alatt. A Build szimulációs szoftver lehetővé teszi ezen támasztékok méretének és geometriájának ellenőrzését, a képzettség és a tervezői tapasztalat azonban ezzel együtt is fontos tényező.
3DXpert szoftverünk olyan szimulációs eszközöket kínál, amelyek figyelembe veszik a falvastagságot, a súlyt és a por viselkedését is, ezzel biztosítva, hogy a lehető legkevesebb támaszték kerüljön kialakításra, azok mérete és erőssége azonban megfelelő legyen. A 3DXpert egy fejlett szoftvercsomag, amely összekapcsolja a nyomtató kialakítását, lézerforrását és a por alapanyag karakterisztikáit. Az eredmény egy olyan nyomtatási folyamat, amely optimalizálja a lézer pályáját és az építési stratégiát, a kívánt mechanikai tulajdonságok biztosítása érdekében. A 3DXpert a terméktervezés és az optimális nyomtatási stratégia meghatározása tekintetében is kulcsfontosságú. Egy komplett megoldás a CAD-től a késztermékig, kifejezetten a gyártás optimalizációjára fejlesztve.
Minősítés és validáció – győzze le ezeket az akadályokat szakértő partnerek segítségével, akik megértik céljait és igényeit
Az olyan szigorúan szabályozott, kockázatkerülő ágazatokban, mint például az orvostechnikai eszközök gyártása, a minősítés és a validáció jelentős akadályt jelenthet a gyártó cégek számára. Egy validált AM-folyamat a teljes ökoszisztémát magában foglalja, a beáramló por alapanyag minőség-ellenőrzésétől kezdve a szoftveren és az utófeldolgozáson át a késztermék ellenőrzéséig.
Azon vállalatoknak, amelyek az additív gyártást be kívánják emelni a portfóliójukba, érdemes megfontolniuk egy olyan partneri kapcsolatot – például a GF Machining Solutionsszel vagy a 3D Systemsszel –, amely biztosítani tudja számukra a szükséges szakértelmet és tapasztalatot egy AM-projekt sikeres megvalósításához. A GF Machining Solutions és a 3D Systems mind az additív fémgyártás, mind pedig egyéb gyártótechnológiák szakértője, emellett kiváló ügyfélképzéssel és folyamatos ügyfélszolgálattal rendelkeznek, kifejezetten arra képesítve, hogy segítséget nyújtsanak a gyártó cégeknek az additív gyártás integrálásában, a gépek telepítésétől a tényleges gyártásig – meglepetések nélkül.
Összkép – sajátítsa el a 3D-nyomtatási technológia minden aspektusát
A gyártani kívánt termékek meghatározzák, milyen technológiára lesz szüksége, a nyomtató gyártmánya és modellje pedig növelni – vagy korlátozni – fogja a rugalmasságot a felhasznált anyagok és az azokkal létrehozható termékek tekintetében. A választott technológia és nyomtató emellett az üzemeltetési költségekre és a termékek minőségére is kihatással lesz. A legnagyobb faktor mind a költségek, mind a termékminőség szempontjából azonban végső soron az oxigénkezelés lesz, így ez mindenképp prioritást kell, hogy élvezzen a döntésben.
Az additív gyártófolyamatok implementációja változásokat fog hozni a terméktervezésben és a teljes értéklánc validációjának megértésében is. Fontos kiindulópont ezért a személyzet kiképzése vagy a megfelelő tapasztalattal rendelkező szakemberek felvétele, illetve a belső folyamatok adaptációja. Ahogy a 3D-nyomtatás egyre jobban bebetonozza magát az orvostechnikai eszközök gyártásába, a GF Machining Solutions és a 3D Systems egyesíti a technológia korszerűbb integrálásához elengedhetetlen elemeket. Emellett nemcsak a legkisebb üzemeltetési költségű rendszert nyújtja, hanem egy végpontok közti megoldást, amely magában foglalja a por alapanyagot, a szoftvert, a szakértői alkalmazások támogatását, a kezelői képzést és az ügyfélszolgálatot is.
