Kako izvršiti kontrolu kvaliteta nakon 3D štampanja metala?

一,{0}}tehnologija nedestruktivnog testiranja: gledanje stvari izvana kako bi se pronašle unutrašnje nedostatke
Glavni način provjere kvaliteta metalne 3D štampe je ispitivanje bez razaranja (NDT), kojim se mogu pronaći unutrašnji nedostaci bez uticaja na strukturu predmeta. Na osnovu različitih principa detekcije, najčešće tehnologije se mogu svrstati u četiri grupe:
1. Mikro CT ili industrijska kompjuterska tomografija
Micro CT koristi X- zrake da prođe kroz dijelove i dobije podatke iz više uglova. Nakon što ga kompjuter rekonstruiše, stvara trodimenzionalne tomografske slike koje mogu pronaći defekte u rezoluciji od mikrometara. Micro CT sistem sa 450kV X-izvorom zraka može pronaći pore promjera 0,02 mm unutar glave cilindra od legure aluminijuma i izmjeriti stvari kao što su poroznost i dužina pukotina. Njegove glavne prednosti su:
Pregled pune dimenzije: može istovremeno pronaći i unutrašnje nedostatke (kao što su pukotine i pore) i vanjske geometrijske aberacije (kao što su debljina zida i deformacija) u dijelovima.
Kvantifikacija sa visokom preciznošću: tehnologija 3D rekonstrukcije može ispravno procijeniti veličinu, lokaciju i gustinu distribucije nedostataka.
Bes-operacija bez kontakta: Nemojte više oštetiti precizne dijelove.
2. Radiografsko testiranje (RT)
Prema GB/T 35351 standardu za "Ispitivanje bez razaranja metalnih materijala - radiografsko ispitivanje", radiografsko testiranje pronalazi unutrašnje nedostatke gledajući promjene u načinu na koji X- zraci ili gama zraci prolaze kroz dijelove. Na primjer, dok se provjeravaju avionske oštrice od legure titanijuma, radiografsko testiranje može pronaći probleme međuslojnog ne-fuzije i izmjeriti osjetljivost detekcije pomoću indikatora kvaliteta slike (IQI). Ima nekih problema, kao što su:
Ograničenje sposobnosti prodiranja: Materijali velike-materijale, poput legura volframa, trebaju visoko{1}}izvore zračenja;
Ograničenja dvodimenzionalnog snimanja-: Preklapanje projekcija može sakriti probleme u komplikovanim strukturnim dijelovima.
3. Testiranje pomoću zvučnih valova (UT)
Ultrazvučno testiranje koristi način na koji se zvučni talasi-visoke frekvencije odbijaju i putuju kroz dijelove kako bi pronašli nedostatke blizu{1}}površine kao što su pukotine i inkluzije. Na primjer, ultrazvučna tehnologija faznog niza (PAUT) može brzo pronaći i fotografirati nedostatke u kalupima od nehrđajućeg čelika 316L pomoću sondi sa više{4}} elemenata. Neke od njegovih osobina su:
Vrlo osjetljiva: može pronaći pukotine male i do nekoliko mikrona;
Ovisnost o smjeru: Ugao sonde treba postaviti tačno za geometriju dijela.
4. Testiranje laserskim ultrazvučnim (LUT)
LUT koristi laserske impulse kako bi se valovi naprezanja pomicali na površini dijelova i pronalazi nedostatke gledajući kako se zvučni valovi kreću kroz njih. Tim tehnološkog univerziteta Nanyang napravio je laserski ultrazvučni sistem koji može pronaći pukotine u dijelovima legure titanijuma za 15 minuta u rezoluciji od 0,1 mm. Ova metoda je dobra za pronalaženje teških zakrivljenih dijelova na mreži.
2, Provjera kvaliteta površine, od mikrostrukture do makroskopskog oblika
Kvalitet površine metalnih 3D štampanih proizvoda direktno utiče na to koliko dugo traju i koliko su otporni na koroziju. Sljedeće dimenzije treba provjeriti tokom pregleda površine:
1. Mjerenje hrapavosti površine
Da biste pronašli aritmetičku srednju devijaciju (Ra) površinskog profila dijela, koristite mjerač hrapavosti površine kao što je serija MarSurf. Na primjer, površinska Ra vrijednost dijelova od legure titana Ti6Al4V izrađenih SLM metodom je normalno između 6 i 10 μm. Da bi se ispunili standardi u avijaciji, ova vrijednost se mora spustiti na manje od 0,8 μm pomoću elektrolitičkog poliranja.
2. Analiza mikrostrukture
Koristite skenirajuću elektronsku mikroskopiju (SEM) da pogledate strukturu zrna, fazni sastav i morfologiju defekta. Vruće izostatičko presovanje (HIP) može promijeniti oblik predmeta od legure aluminija, a SEM fotografije to mogu pokazati.
3. Testiranje hemijskog sastava
Da biste saznali koje su hemikalije u komadima, koristite X- fluorescentni spektrometar (XRF) ili maseni spektrometar induktivno spregnute plazme (ICP-MS). Na primjer, provjera odstupanja sadržaja Cr, Co, W i drugih elemenata u visokotemperaturnim legurama na bazi nikla-baziranih-koje su 3D štampane kako bi se utvrdilo da zadovoljavaju standard ASTM F3001.
3, Testiranje mehaničkih performansi: provjeravanje kolike težine dijelovi mogu izdržati
Važno je provjeriti mehaničke kvalitete metalnih 3D printanih objekata kako biste bili sigurni da su na nivou:
1. Ispitati zateznu čvrstoću
GB/T 228.1 standard kaže da se koristi univerzalna mašina za ispitivanje za provjeru zatezne čvrstoće (Rm), granice popuštanja (Rp0,2) i izduženja (A). Na primjer, Rm dijelova od nehrđajućeg čelika 17-4PH izrađenih SLM metodom mora biti 1000 MPa ili više.
2. Testirajte na umor
Koristite rotirajuću mašinu za ispitivanje zamora savijanja, kao što je mašina za ispitivanje R-R, da vidite koliko dugo dijelovi traju kada su pod cikličnim opterećenjem. Na primjer, zrakoplovni pričvršćivači moraju proći 10 ciklusa testiranja opterećenja, a brzina širenja pukotine mora biti manja od 1 × 10⁻⁶ mm/ciklus.
3. Ispitivanje tvrdoće
Možete koristiti Vickers tester tvrdoće (HV) ili Rockwell tester tvrdoće (HRC) da saznate koliko je tvrda površina predmeta. Na primjer, lopaticama turbine potrebni su komadi napravljeni od Inconela 718 koji imaju HV vrijednost od 450–500 kada se štampaju DMLS tehnologijom.
4, Industrijska praksa: Trendovi u standardizaciji i inteligenciji
1. Izgradnja nacionalnog standardnog sistema
Tri nacionalna standarda za 3D štampanje (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 i GB/T 45667-2025) koji su stupili na snagu u septembru 2025. daju industriji jedan način da proceni kvalitet. Na primjer, GB/T 45675 kaže kako procijeniti hrapavost površine SLM dijelova i zahtijeva da greška ponovljivosti detekcije Ra vrijednosti bude manja ili jednaka 5%.
2. Upotreba tehnologija pametne detekcije
Upotreba mašinskog učenja i veštačke inteligencije čini detekciju efikasnijom. Na primjer, Nanyang Technological University kreirao je sistem za analizu orijentacije kristala zasnovan na optičkom prikazu-koji može završiti procjenu mikrostrukture dijelova legure titanijuma za samo 15 minuta i košta samo 1/10 SEM metode.
3. Kontrola kvaliteta cijelog procesa
Vodeće kompanije su postavile zatvoreni-sistem za "povratne informacije o testiranju dizajna štampe". Na primjer, GE Aviation je svojoj SLM opremi dodao in-sistem za nadzor na licu mjesta. To im omogućava da mijenjaju intenzitet lasera i brzinu skeniranja u realnom vremenu, što je smanjilo stopu kvara komponenti sa 8% na manje od 0,5%.