Com realitzar una inspecció de qualitat després de la impressió 3D de metall?

一, Tecnologia de proves no-destructives: mirar les coses des de l'exterior per trobar defectes interns
La manera principal de comprovar la qualitat de la impressió 3D de metall és mitjançant proves no-destructives (NDT), que poden trobar defectes interns sense afectar l'estructura dels articles. A partir de principis de detecció diferents, les tecnologies més comunes es poden classificar en quatre grups:
1. Micro TC, o tomografia computada industrial
Micro CT utilitza raigs X-per passar per les peces i obtenir dades des de diversos angles. Després de ser reconstruït per un ordinador, crea imatges tomogràfiques en tres-dimensionals que poden trobar defectes amb una resolució de micròmetres. Un sistema Micro CT amb una font de raigs X- de 450 kV pot trobar porus amb un diàmetre de 0,02 mm dins d'una culata d'aliatge d'alumini i mesurar coses com la porositat i la longitud de l'esquerda. Els seus principals beneficis són:
Inspecció dimensional completa: pot trobar tant defectes interiors (com esquerdes i porus) com aberracions geomètriques exteriors (com el gruix de la paret i la deformació) a les peces al mateix temps.
Quantificació amb alta precisió: la tecnologia de reconstrucció 3D pot estimar correctament la mida, la ubicació i la densitat de distribució dels defectes.
Operació sense-contacte: no torneu a fer malbé les peces de precisió.
2. Proves radiogràfiques (RT)
D'acord amb l'estàndard GB/T 35351 per a "Proves radiogràfiques no destructives de materials metàl·lics -", les proves radiogràfiques troben defectes interns observant els canvis en la manera com els raigs X-o els raigs gamma travessen les peces. Per exemple, mentre es revisen les pales d'aviació d'aliatge de titani, les proves radiogràfiques poden trobar problemes entre capes no-de fusió i mesurar la sensibilitat de detecció mitjançant indicadors de qualitat d'imatge (IQI). Té alguns problemes, com ara:
Limitació de la capacitat de penetració: els materials d'alta-densitat, com els aliatges de tungstè, necessiten fonts de radiació d'alta-energia;
Limitacions de la imatge bi-dimensional: les projeccions superposades poden amagar problemes en peces estructurals complicades.
3. Prova amb ones sonores (UT)
Les proves d'ultrasons utilitzen la manera com les ones sonores d'alta-freqüència reboten i viatgen a través de les parts per trobar defectes propers-a la superfície, com ara esquerdes i inclusions. Per exemple, la tecnologia d'ultrasons de matriu en fase (PAUT) pot trobar i fotografiar ràpidament defectes en motlles d'acer inoxidable 316L mitjançant sondes multi-elements. Alguns dels seus trets són:
Molt sensible: pot trobar esquerdes d'unes poques micres;
Dependència direccional: l'angle de la sonda s'ha de configurar correctament per a la geometria de la peça.
4. Prova amb làser ultrasònic (LUT)
LUT utilitza polsos làser per fer que les ones d'estrès es moguin a la superfície de les peces i troba defectes observant com les ones sonores es mouen a través d'elles. L'equip de la Universitat Tecnològica de Nanyang va construir un sistema d'ultrasons làser que pot trobar esquerdes en peces d'aliatge de titani en 15 minuts amb una resolució de 0,1 mm. Aquest mètode és bo per trobar peces corbes difícils en línia.
2, Comprovació de la qualitat de la superfície, des de la microestructura fins a la forma macroscòpica
La qualitat superficial dels productes metàl·lics impresos en 3D té un impacte directe en la durada i la resistència a la corrosió. Les dimensions següents s'han de comprovar durant la inspecció de la superfície:
1. Mesura de la rugositat de la superfície
Per trobar la desviació mitjana aritmètica (Ra) del perfil superficial de la peça, utilitzeu un mesurador de rugositat superficial com la sèrie MarSurf. Per exemple, el valor Ra superficial de les peces d'aliatge de titani Ti6Al4V fetes pel mètode SLM normalment és d'entre 6 i 10 μm. Per complir amb els estàndards d'aviació, aquest valor s'ha de reduir a menys de 0,8 μm mitjançant polit electrolític.
2. Anàlisi de la microestructura
Utilitzeu la microscòpia electrònica d'escaneig (SEM) per observar l'estructura del gra, la composició de fase i la morfologia dels defectes de les peces. El premsat isostàtic en calent (HIP) pot canviar la forma dels objectes d'aliatge d'alumini, i les fotos SEM ho poden demostrar.
3. Prova de la composició química
Per esbrinar quines substàncies químiques hi ha a les peces, utilitzeu un espectròmetre de fluorescència de raigs X- (XRF) o un espectròmetre de masses de plasma acoblat inductiu (ICP-MS). Per exemple, comprovant la desviació del contingut de Cr, Co, W i altres elements en aliatges d'alta-temperatura basats en níquel-que s'han impreso en 3D per fer que compleixin l'estàndard ASTM F3001.
3, Prova del rendiment mecànic: comprovant quant pes poden aguantar les peces
És important verificar les qualitats mecàniques dels objectes metàl·lics impresos en 3D per assegurar-se que estan a l'alçada:
1. Prova de resistència a la tracció
L'estàndard GB/T 228.1 diu que cal utilitzar una màquina de prova universal per comprovar la resistència a la tracció (Rm), la resistència a la fluència (Rp0.2) i l'allargament (A) de les peces. Per exemple, la Rm de les peces d'acer inoxidable 17-4PH fetes amb el mètode SLM ha de ser de 1000MPa o superior.
2. Prova de fatiga
Utilitzeu una màquina de prova de fatiga de flexió rotativa, com una màquina de prova R-R, per veure quant duren les peces quan estan sota tensió cíclica. Per exemple, els elements de fixació d'aviació han de passar per 10 cicles de proves de càrrega i la velocitat de propagació de les fissures ha de ser inferior a 1 × 10⁻⁶ mm/cicle.
3. Prova de duresa
Podeu utilitzar un provador de duresa Vickers (HV) o un provador de duresa Rockwell (HRC) per esbrinar quina dura és la superfície dels articles. Per exemple, les pales de la turbina necessiten peces fetes d'Inconel 718 que tinguin un valor HV de 450-500 quan s'imprimeixen amb tecnologia DMLS.
4, Pràctica de la indústria: tendències en estandardització i intel·ligència
1. Construir un sistema d'estàndards nacional
Els tres estàndards nacionals per a la impressió 3D (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 i GB/T 45667-2025) que van entrar en vigor el setembre de 2025 ofereixen a la indústria una manera única de jutjar la qualitat. Per exemple, GB/T 45675 diu com avaluar la rugositat superficial de les peces SLM i requereix que l'error de repetibilitat de detecció del valor Ra sigui inferior o igual al 5%.
2. Ús de tecnologies de detecció intel·ligent
L'ús de l'aprenentatge automàtic i la intel·ligència artificial fa que la detecció sigui més eficient. Per exemple, la Universitat Tecnològica de Nanyang va crear un sistema d'anàlisi d'orientació de cristall basat en imatges òptiques-que pot acabar l'avaluació de la microestructura de peces d'aliatge de titani en només 15 minuts i només costa 1/10 del mètode SEM.
3. Control de qualitat de tot el procés
Les empreses líders han establert un sistema-de bucle tancat per a "feedbacks de proves d'impressió de disseny". Per exemple, GE Aviation ha afegit un sistema de monitorització in-in situ als seus equips SLM. Això els permet canviar la intensitat del làser i la velocitat d'escaneig en temps real, fet que ha reduït la taxa de fallada dels components del 8% a menys del 0,5%.