Kako opraviti pregled kakovosti po kovinskem 3D tiskanju?

一, tehnologija ne{0}}destruktivnega testiranja: pogled na stvari od zunaj za iskanje notranjih napak
Glavni način preverjanja kakovosti kovinskega 3D-tiskanja je z ne-destruktivnim testiranjem (NDT), ki lahko odkrije notranje napake, ne da bi to vplivalo na strukturo predmetov. Na podlagi različnih načel zaznavanja lahko najpogostejše tehnologije razvrstimo v štiri skupine:
1. Mikro CT ali industrijska računalniška tomografija
Mikro CT uporablja rentgenske-žarke za prehod skozi dele in pridobivanje podatkov iz več zornih kotov. Ko ga računalniško rekonstruira, ustvari tri-dimenzionalne tomografske slike, ki lahko najdejo napake z ločljivostjo mikrometrov. Sistem mikro CT z virom rentgenskih žarkov 450 kV lahko najde pore s premerom 0,02 mm znotraj glave cilindra iz aluminijeve zlitine in izmeri stvari, kot sta poroznost in dolžina razpoke. Njegove glavne prednosti so:
Celoten dimenzionalni pregled: lahko istočasno odkrije tako notranje napake (kot so razpoke in pore) kot zunanje geometrijske aberacije (kot so debelina stene in deformacija) v delih.
Kvantifikacija z visoko natančnostjo: tehnologija 3D rekonstrukcije lahko pravilno oceni velikost, lokacijo in gostoto porazdelitve napak.
Brez{0}}delovanje: ne poškodujte več natančnih delov.
2. Radiografsko testiranje (RT)
V skladu s standardom GB/T 35351 za »nedestruktivno testiranje kovinskih materialov - radiografsko testiranje« radiografsko testiranje odkrije notranje napake tako, da opazuje spremembe v tem, kako žarki X- ali žarki gama prehajajo skozi dele. Na primer, med preverjanjem letalskih lopatic iz titanove zlitine lahko radiografsko testiranje odkrije težave z ne-fuzijo vmesnih plasti in izmeri občutljivost zaznavanja z uporabo indikatorjev kakovosti slike (IQI). Ima nekaj težav, kot so:
Omejitev zmožnosti prodiranja: materiali z visoko-gostoto, kot so volframove zlitine, potrebujejo visoko{1}}energijske vire sevanja;
Omejitve dvo{0}}dimenzionalnega slikanja: prekrivajoče se projekcije lahko prikrijejo težave v zapletenih strukturnih delih.
3. Testiranje z uporabo zvočnih valov (UT)
Ultrazvočno testiranje uporablja način, kako se visokofrekvenčni-zvočni valovi odbijajo in potujejo skozi dele, da odkrijejo-površinske napake, kot so razpoke in vključki. Ultrazvočna tehnologija s faznimi nizi (PAUT) lahko na primer hitro odkrije in fotografira napake v kalupih iz nerjavečega jekla 316L z uporabo več-elementnih sond. Nekatere njegove lastnosti so:
Zelo občutljiv: lahko najde razpoke, majhne kot nekaj mikronov;
Odvisnost od smeri: Kot sonde mora biti nastavljen ravno prav glede na geometrijo dela.
4. Testiranje z laserskim ultrazvokom (LUT)
LUT uporablja laserske impulze za premikanje napetostnih valov na površini delov in najde napake tako, da opazuje, kako se skozi njih premikajo zvočni valovi. Ekipa tehnološke univerze Nanyang je zgradila laserski ultrazvočni sistem, ki lahko najde razpoke v delih iz titanove zlitine v 15 minutah z ločljivostjo 0,1 mm. Ta metoda je dobra za iskanje težavnih ukrivljenih delov na spletu.
2, Preverjanje kakovosti površine, od mikrostrukture do makroskopske oblike
Kakovost površine kovinskih 3D-natisnjenih izdelkov neposredno vpliva na to, kako dolgo trajajo in kako dobro so odporni proti koroziji. Med pregledom površine je treba preveriti naslednje dimenzije:
1. Merjenje hrapavosti površine
Za iskanje aritmetičnega srednjega odstopanja (Ra) površinskega profila dela uporabite merilnik površinske hrapavosti, kot je serija MarSurf. Na primer, površinska vrednost Ra delov iz titanove zlitine Ti6Al4V, izdelanih po metodi SLM, je običajno med 6 in 10 μm. Da bi izpolnili letalske standarde, je treba to vrednost z elektrolitskim poliranjem znižati na manj kot 0,8 μm.
2. Analiza mikrostrukture
Uporabite vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM), da si ogledate zrnato strukturo delov, fazno sestavo in morfologijo napak. Vroče izostatično stiskanje (HIP) lahko spremeni obliko predmetov iz aluminijeve zlitine in SEM fotografije lahko to pokažejo.
3. Testiranje kemične sestave
Če želite ugotoviti, katere kemikalije so v delcih, uporabite rentgenski fluorescenčni spektrometer (XRF) ali masni spektrometer z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-MS). Na primer, preverjanje odstopanja vsebnosti Cr, Co, W in drugih elementov v visokotemperaturnih-zlitinah na osnovi niklja, ki so bile 3D-natisnjene, da se zagotovi, da ustrezajo standardu ASTM F3001.
3, Preizkušanje mehanske zmogljivosti: preverjanje, koliko teže lahko deli deli
Pomembno je preveriti mehanske lastnosti kovinskih 3D-natisnjenih predmetov, da se prepričate, da so na ravni:
1. Preskus natezne trdnosti
Standard GB/T 228.1 pravi uporabo univerzalnega preskusnega stroja za preverjanje natezne trdnosti delov (Rm), meje tečenja (Rp0,2) in raztezka (A). Na primer, Rm delov iz nerjavečega jekla 17-4PH, izdelanih po metodi SLM, mora biti 1000 MPa ali več.
2. Test za utrujenost
Uporabite rotacijski stroj za preskušanje utrujenosti pri upogibanju, kot je preskuševalni stroj R-R, da vidite, kako dolgo deli zdržijo, ko so pod ciklično obremenitvijo. Letalski pritrdilni elementi morajo na primer opraviti 10 ciklov preskušanja obremenitve, stopnja širjenja razpok pa mora biti manjša od 1 × 10⁻⁶ mm/cikel.
3. Testiranje trdote
Če želite ugotoviti, kako trda je površina predmetov, lahko uporabite merilnik trdote po Vickersu (HV) ali merilnik trdote po Rockwellu (HRC). Na primer, turbinske lopatice potrebujejo kose iz Inconela 718, ki imajo vrednost HV 450–500, ko so natisnjeni s tehnologijo DMLS.
4, Industrijska praksa: Trendi v standardizaciji in obveščanju
1. Izgradnja nacionalnega standardnega sistema
Trije nacionalni standardi za 3D-tiskanje (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 in GB/T 45667-2025), ki so začeli veljati septembra 2025, dajejo industriji en sam način za presojo kakovosti. Na primer, GB/T 45675 pravi, kako oceniti hrapavost površine delov SLM, in zahteva, da je napaka ponovljivosti zaznavanja vrednosti Ra manjša ali enaka 5 %.
2. Uporaba tehnologij pametnega zaznavanja
Zaradi uporabe strojnega učenja in umetne inteligence je odkrivanje učinkovitejše. Tehnološka univerza Nanyang je na primer ustvarila-sistem za analizo orientacije kristalov, ki temelji na optičnem slikanju, s katerim lahko zaključi oceno mikrostrukture delov iz titanove zlitine v samo 15 minutah in stane le 1/10 metode SEM.
3. Nadzor kakovosti za celoten proces
Vodilna podjetja so vzpostavila-sistem zaprte zanke za »povratne informacije o testiranju oblikovanja tiskanja«. GE Aviation je na primer svoji opremi SLM dodal-sistem za spremljanje na kraju samem. To jim omogoča spreminjanje intenzivnosti laserja in hitrosti skeniranja v realnem času, kar je znižalo stopnjo napak komponent z 8 % na manj kot 0,5 %.