Jak przeprowadzić kontrolę jakości po druku 3D z metalu?

一, Technologia badań nieniszczących-: patrzenie na wszystko z zewnątrz w celu znalezienia wewnętrznych wad
Głównym sposobem sprawdzenia jakości druku 3D z metalu są-testy nieniszczące (NDT), które pozwalają wykryć wewnętrzne wady bez wpływu na strukturę elementów. W oparciu o różne zasady wykrywania, najpopularniejsze technologie można podzielić na cztery grupy:
1. Micro CT, czyli przemysłowa tomografia komputerowa
Mikrotomografia komputerowa- wykorzystuje promienie rentgenowskie do przejścia przez części i uzyskania danych pod różnymi kątami. Po rekonstrukcji komputerowej tworzy-trójwymiarowe obrazy tomograficzne, które wykrywają defekty z rozdzielczością mikrometrów. System Micro CT ze źródłem promieni X-450 kV może znaleźć pory o średnicy 0,02 mm wewnątrz głowicy cylindra ze stopu aluminium i zmierzyć takie parametry, jak porowatość i długość pęknięcia. Jego główne zalety to:
Kontrola pełnowymiarowa: umożliwia jednoczesne wykrycie wad wewnętrznych (takich jak pęknięcia i pory) oraz zewnętrznych aberracji geometrycznych (takich jak grubość ścianki i deformacja).
Kwantyfikacja z dużą dokładnością: technologia rekonstrukcji 3D umożliwia prawidłowe oszacowanie rozmiaru, lokalizacji i gęstości rozkładu wad.
Działanie-bezkontaktowe: nie uszkadzaj ponownie precyzyjnych części.
2. Badania radiograficzne (RT)
Zgodnie z normą GB/T 35351 dotyczącą „Badań nieniszczących materiałów metalowych - Badań radiograficznych” badania radiograficzne pozwalają wykryć wewnętrzne wady na podstawie zmian w sposobie-przechodzenia promieni X i gamma przez części. Na przykład podczas sprawdzania łopat lotniczych ze stopu tytanu badania radiograficzne mogą wykryć problemy związane z-fuzją międzywarstwową i zmierzyć czułość wykrywania za pomocą wskaźników jakości obrazu (IQI). Ma pewne problemy, takie jak:
Ograniczenie zdolności penetracji: materiały-o dużej gęstości, takie jak stopy wolframu, wymagają źródeł promieniowania-o wysokiej energii;
Ograniczenia obrazowania-dwuwymiarowego: nakładające się rzuty mogą ukryć problemy w skomplikowanych częściach konstrukcyjnych.
3. Testowanie za pomocą fal dźwiękowych (UT)
W testach ultradźwiękowych wykorzystuje się sposób, w jaki fale dźwiękowe o wysokiej-częstotliwości odbijają się i przemieszczają przez części, aby znaleźć-wady na powierzchni, takie jak pęknięcia i wtrącenia. Na przykład technologia ultradźwiękowa z układem fazowanym (PAUT) może szybko znajdować i fotografować wady form ze stali nierdzewnej 316L przy użyciu sond wielo-elementowych. Niektóre z jego cech to:
Bardzo czuły: potrafi znaleźć pęknięcia o wielkości zaledwie kilku mikronów;
Zależność kierunkowa: Kąt sondy musi być ustawiony odpowiednio do geometrii części.
4. Testowanie za pomocą lasera ultradźwiękowego (LUT)
LUT wykorzystuje impulsy laserowe do wprawiania fal naprężeń w ruch na powierzchni części i znajduje wady, obserwując, jak przemieszczają się przez nie fale dźwiękowe. Zespół Uniwersytetu Technologicznego w Nanyang zbudował laserowy system ultradźwiękowy, który może znaleźć pęknięcia w częściach ze stopu tytanu w 15 minut z rozdzielczością 0,1 mm. Ta metoda jest dobra do wyszukiwania trudnych zakrzywionych części w Internecie.
2, Sprawdzenie jakości powierzchni, od mikrostruktury do kształtu makroskopowego
Jakość powierzchni metalowych produktów drukowanych 3D ma bezpośredni wpływ na ich trwałość i odporność na korozję. Podczas kontroli powierzchni należy sprawdzić następujące wymiary:
1. Pomiar chropowatości powierzchni
Aby znaleźć średnie arytmetyczne odchylenie (Ra) profilu powierzchni części, użyj miernika chropowatości powierzchni, takiego jak seria MarSurf. Na przykład wartość Ra powierzchni części ze stopu tytanu Ti6Al4V wykonanych metodą SLM wynosi zwykle od 6 do 10 μm. Aby spełnić standardy lotnicze, wartość tę należy obniżyć do mniej niż 0,8 μm poprzez polerowanie elektrolityczne.
2. Analiza mikrostruktury
Użyj skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), aby przyjrzeć się strukturze ziaren części, składowi fazowemu i morfologii defektów. Prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP) może zmienić kształt obiektów ze stopu aluminium, co mogą wykazać zdjęcia SEM.
3. Badanie składu chemicznego
Aby dowiedzieć się, jakie substancje chemiczne znajdują się w kawałkach, użyj-spektrometru fluorescencji promieni X (XRF) lub spektrometru mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną (ICP-MS). Na przykład sprawdzanie odchyleń zawartości Cr, Co, W i innych pierwiastków w wysokotemperaturowych stopach{{4}na bazie niklu,-które zostały wydrukowane w 3D w celu zapewnienia zgodności z normą ASTM F3001.
3, Testowanie wydajności mechanicznej: sprawdzanie, ile części mogą utrzymać
Ważne jest, aby sprawdzić właściwości mechaniczne metalowych obiektów drukowanych w 3D, aby upewnić się, że są na odpowiednim poziomie:
1. Sprawdź wytrzymałość na rozciąganie
Norma GB/T 228.1 zaleca użycie uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej do sprawdzenia wytrzymałości części na rozciąganie (Rm), granicy plastyczności (Rp0,2) i wydłużenia (A). Na przykład Rm części ze stali nierdzewnej 17-4PH wykonanych metodą SLM musi wynosić 1000 MPa lub więcej.
2. Sprawdź zmęczenie
Użyj obrotowej maszyny do badania zmęczenia przy zginaniu, takiej jak maszyna testująca R-R, aby sprawdzić, jak długo wytrzymują części poddawane cyklicznym obciążeniom. Na przykład elementy złączne w lotnictwie muszą przejść 10 cykli testów obciążeniowych, a szybkość propagacji pęknięć musi być mniejsza niż 1 × 10⁻⁶ mm/cykl.
3. Badanie twardości
Aby sprawdzić, jak twarda jest powierzchnia przedmiotów, możesz użyć twardościomierza Vickersa (HV) lub twardościomierza Rockwella (HRC). Na przykład łopatki turbin wymagają elementów wykonanych z Inconelu 718, które po wydrukowaniu w technologii DMLS mają wartość HV wynoszącą 450–500.
4, Praktyka branżowa: Trendy w standaryzacji i inteligencji
1. Budowa krajowego systemu normalizacji
Trzy krajowe normy dotyczące druku 3D (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 i GB/T 45667-2025), które weszły w życie we wrześniu 2025 r., dają branży jeden sposób oceny jakości. Na przykład dokument GB/T 45675 mówi, jak oceniać chropowatość powierzchni części SLM i wymaga, aby błąd powtarzalności wykrywania wartości Ra był mniejszy lub równy 5%.
2. Wykorzystanie inteligentnych technologii detekcji
Wykorzystanie uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji zwiększa skuteczność wykrywania. Na przykład Uniwersytet Technologiczny w Nanyang stworzył system analizy orientacji kryształów-oparty na obrazowaniu optycznym, który umożliwia ocenę mikrostruktury części ze stopu tytanu w zaledwie 15 minut i kosztuje jedynie 1/10 metody SEM.
3. Kontrola jakości całego procesu
Wiodące firmy utworzyły system-zamkniętej pętli umożliwiający zbieranie informacji zwrotnych z testów drukowania projektów. Na przykład firma GE Aviation dodała-system monitorowania in situ do swojego sprzętu SLM. Dzięki temu mogą zmieniać intensywność lasera i prędkość skanowania w czasie rzeczywistym, co obniżyło awaryjność komponentów z 8% do mniej niż 0,5%.