Kako provesti inspekciju kvalitete nakon metalnog 3D printanja?

一, tehnologija ne-destruktivnog testiranja: promatranje stvari izvana kako bi se pronašli unutarnji nedostaci
Glavni način provjere kvalitete metalnog 3D ispisa je ne-destruktivno ispitivanje (NDT), koje može pronaći unutarnje nedostatke bez utjecaja na strukturu predmeta. Na temelju različitih načela detekcije, najčešće se tehnologije mogu svrstati u četiri skupine:
1. Mikro CT, ili industrijska kompjutorizirana tomografija
Micro CT koristi X-zrake za prolaz kroz dijelove i dobivanje podataka iz više kutova. Nakon što ga računalo rekonstruira, stvara tro-dimenzionalne tomografske slike koje mogu pronaći nedostatke s rezolucijom od mikrometara. Micro CT sustav s izvorom X-zraka od 450 kV može pronaći pore promjera 0,02 mm unutar glave cilindra od aluminijske legure i izmjeriti stvari poput poroznosti i duljine pukotine. Njegove glavne prednosti su:
Inspekcija pune dimenzije: može pronaći i unutarnje nedostatke (kao što su pukotine i pore) i vanjske geometrijske aberacije (kao što su debljina stjenke i deformacije) u dijelovima u isto vrijeme.
Kvantifikacija s visokom točnošću: tehnologija 3D rekonstrukcije može ispravno procijeniti veličinu, lokaciju i gustoću distribucije nedostataka.
Bes{0}}kontaktni rad: nemojte ponovno oštetiti precizne dijelove.
2. Radiografsko ispitivanje (RT)
Prema standardu GB/T 35351 za "Ispitivanje bez razaranja metalnih materijala - radiografsko ispitivanje", radiografsko ispitivanje pronalazi unutarnje nedostatke gledajući promjene u tome kako X-zrake ili gama zrake prolaze kroz dijelove. Na primjer, dok se provjeravaju zrakoplovne lopatice od legure titana, radiografsko ispitivanje može pronaći probleme s ne-fuzijom međusloja i izmjeriti osjetljivost detekcije pomoću indikatora kvalitete slike (IQI). Ima nekih problema, kao što su:
Ograničenje sposobnosti prodiranja: materijali visoke-gustoće, poput volframovih legura, trebaju visoko{1}}energetske izvore zračenja;
Ograničenja dvo{0}}dimenzionalne slike: projekcije koje se preklapaju mogu sakriti probleme u kompliciranim strukturalnim dijelovima.
3. Ispitivanje pomoću zvučnih valova (UT)
Ultrazvučno testiranje koristi se načinom na koji se visoko{0}}frekventni zvučni valovi odbijaju i putuju kroz dijelove kako bi pronašli-površinske nedostatke poput pukotina i inkluzija. Na primjer, ultrazvučna tehnologija faznog niza (PAUT) može brzo pronaći i fotografirati nedostatke u kalupima od nehrđajućeg čelika 316L pomoću više-elementnih sondi. Neke od njegovih osobina su:
Vrlo osjetljiv: može pronaći pukotine veličine samo nekoliko mikrona;
Ovisnost o smjeru: Kut sonde mora biti postavljen točno prema geometriji dijela.
4. Ispitivanje ultrazvučnim laserom (LUT)
LUT koristi laserske impulse kako bi pokrenuo valove naprezanja na površinu dijelova i pronalazi nedostatke promatrajući kako se zvučni valovi kreću kroz njih. Tim tehnološkog sveučilišta Nanyang izradio je laserski ultrazvučni sustav koji može pronaći pukotine u dijelovima od legure titana u 15 minuta s rezolucijom od 0,1 mm. Ova je metoda dobra za pronalaženje teških zakrivljenih dijelova na internetu.
2, Provjera kvalitete površine, od mikrostrukture do makroskopskog oblika
Kvaliteta površine metalnih 3D tiskanih proizvoda ima izravan utjecaj na njihovu trajnost i otpornost na koroziju. Tijekom pregleda površine potrebno je provjeriti sljedeće dimenzije:
1. Mjerenje hrapavosti površine
Da biste pronašli aritmetičku sredinu odstupanja (Ra) površinskog profila dijela, upotrijebite mjerač površinske hrapavosti poput serije MarSurf. Na primjer, površinska Ra vrijednost dijelova od legure titana Ti6Al4V izrađenih SLM metodom obično je između 6 i 10 μm. Kako bi se ispunili zrakoplovni standardi, ova se vrijednost mora smanjiti na manje od 0,8 μm pomoću elektrolitičkog poliranja.
2. Analiza mikrostrukture
Upotrijebite skenirajući elektronski mikroskop (SEM) da pogledate zrnatu strukturu dijelova, fazni sastav i morfologiju oštećenja. Vruće izostatičko prešanje (HIP) može promijeniti oblik predmeta od aluminijske legure, a SEM fotografije to mogu pokazati.
3. Ispitivanje kemijskog sastava
Da biste saznali koje su kemikalije u komadićima, upotrijebite spektrometar X-fluorescencije (XRF) ili spektrometar mase s induktivno spregnutom plazmom (ICP-MS). Na primjer, provjera odstupanja sadržaja Cr, Co, W i drugih elemenata u visokotemperaturnim legurama-na bazi nikla-koje su 3D ispisane kako bi se utvrdilo da zadovoljavaju standard ASTM F3001.
3, Ispitivanje mehaničkih performansi: provjera težine dijelova koji mogu izdržati
Važno je provjeriti mehaničke kvalitete metalnih 3D ispisanih objekata kako biste bili sigurni da su na razini:
1. Ispitivanje vlačne čvrstoće
Standard GB/T 228.1 kaže da se koristi univerzalni stroj za ispitivanje kako bi se provjerila vlačna čvrstoća dijelova (Rm), granica razvlačenja (Rp0.2) i istezanje (A). Na primjer, Rm dijelova od nehrđajućeg čelika 17-4PH izrađenih SLM metodom mora biti 1000 MPa ili više.
2. Testirajte umor
Upotrijebite rotacijski stroj za ispitivanje zamora savijanjem, poput R-R stroja za ispitivanje, da vidite koliko dugo dijelovi traju kada su pod cikličkim naprezanjem. Na primjer, zrakoplovni pričvršćivači moraju proći kroz 10 ciklusa ispitivanja opterećenja, a stopa širenja pukotina mora biti manja od 1 × 10⁻⁶ mm/ciklus.
3. Ispitivanje tvrdoće
Možete koristiti uređaj za ispitivanje tvrdoće po Vickersu (HV) ili uređaj za ispitivanje tvrdoće po Rockwellu (HRC) kako biste saznali koliko je tvrda površina predmeta. Na primjer, turbinske lopatice trebaju komade izrađene od Inconela 718 koji imaju HV vrijednost od 450-500 kada se tiskaju DMLS tehnologijom.
4, Industrijska praksa: Trendovi u standardizaciji i inteligenciji
1. Izgradnja nacionalnog standardnog sustava
Tri nacionalna standarda za 3D ispis (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 i GB/T 45667-2025) koji su stupili na snagu u rujnu 2025. daju industriji jedinstven način za procjenu kvalitete. Na primjer, GB/T 45675 govori kako procijeniti hrapavost površine SLM dijelova i zahtijeva da pogreška ponovljivosti otkrivanja Ra vrijednosti bude manja ili jednaka 5%.
2. Korištenje tehnologija pametne detekcije
Upotreba strojnog učenja i umjetne inteligencije čini detekciju učinkovitijom. Na primjer, Tehnološko sveučilište Nanyang stvorilo je sustav za analizu-orijentacije kristala temeljen na optičkim slikama koji može dovršiti procjenu mikrostrukture dijelova od legure titana u samo 15 minuta i košta samo 1/10 SEM metode.
3. Kontrola kvalitete za cijeli proces
Vodeće tvrtke postavile su zatvoren-sustav za "povratne informacije o testiranju ispisa dizajna." Na primjer, GE Aviation je svojoj SLM opremi dodao-sustav nadzora na licu mjesta. To im omogućuje promjenu intenziteta lasera i brzine skeniranja u stvarnom vremenu, što je smanjilo stopu kvarova komponenti s 8% na manje od 0,5%.