Чи відповідає 3D-друк металу в прес-формах міжнародним стандартам якості?

1. Створення та розвиток системи міжнародних стандартів
Глобальний процес стандартизації для адитивного виробництва створив модель «двоколісного приводу». Міжнародна організація стандартизації (ISO) і Американське товариство випробувань і матеріалів (ASTM) працювали разом над створенням стандарту ISO/ASTM 52900:2025. Цей стандарт встановлює повну структуру специфікації процесу для металів, полімерів і біоматеріалів. У цьому стандарті чітко зазначено, що понад 90% загальних технологій, як-от параметри друку, тестування якості та стандарти безпеки, мають бути однаковими в усьому світі. Це дає формувальній промисловості базову технічну мову.
Стандарти серії NAS тепер є «золотим правилом» для аерокосмічних форм у професійному світі. Стандарт NAS410 говорить, що розмір зерна та залишкова напруга форм із титанового сплаву мають бути в певних межах. Наприклад, розмір зерна має бути в межах 5-8 рівнів, встановлених стандартом ASTM E112, а залишкова напруга не повинна перевищувати 30% межі текучості матеріалу. Після 100 000 циклів навантаження при 650 градусах NAS9302 встановлює спеціальне випробування на теплову втому високотемпературних сплавів. Швидкість поширення руйнування має бути менше 0,1 мм/цикл.
Китайська національна система стандартів покращується швидше. «Технічні специфікації для деталей з титанового сплаву, які плавляться лазерним порошком у адитивному виробництві» (GB/T 45868-2025), які набудуть чинності в 2025 році, підвищать вимоги до щільності форм для титанового сплаву вище 99,95% і збережуть значення шорсткості поверхні Ra нижче 3,2 мкм. Ці стандарти працюють із системою ISO/ASTM, щоб надати компаніям, які займаються експортом форм, два способи переконатися, що вони дотримуються правил.
2. Великий крок вперед у стандартизації властивостей матеріалів
Якість матеріалу забезпечує роботу форми. Стандарт ASTM F75 суворо обмежує кількість нікелю в кобальт-хромовому сплаві, який часто використовується у прес-формах для медичних імплантатів, до < 0,1%, а кількість вольфраму до 15–20%. Щоб переконатися, що порошок розподіляється рівномірно, індекс сипучості сферичного порошку, виготовленого розпиленням, має бути 45 с/50 г або вище. Добре-відомий міжнародний виробник зубних форм використовує кобальт-хромовий порошок, який відповідає цим критеріям. Це знижує похибку підгонки кромок форм для зубних коронок з 50 мкм до 15 мкм, що є типовим способом їх виготовлення.
В аерокосмічній промисловості прес-форми зі сплаву на основі нікелю Inconel 718-мають відповідати специфікаціям AMS 5662. У цьому стандарті зазначено, що межа міцності на розрив повинна залишатися між 1170 і 1275 МПа при 704 градусах, а розмір зерномежових карбідів не повинен перевищувати 5 мкм. Певна компанія, яка виготовляє прес-форми для лопатей авіаційних двигунів, відрегулювала щільність енергії лазера, щоб отримати розмір зерна 7 класу відповідно до стандарту ASTM E112 для прес-форм зі сплаву 718. Це зробило форми набагато кращими при високих температурах.
3. Точна практика контролю процесу
При виготовленні форм стандарти правильності розмірів дуже суворі. Завдяки технології динамічного контролю басейну розплаву метод SLM може підтримувати точність розмірів порожнини форми в межах ± 0,05 мм. Певна компанія, яка виготовляє прес-форми для автомобілів, використовує лазерне обладнання SLM для виготовлення форм-для лиття під тиском із алюмінієвих сплавів. Змінюючи щільність потужності лазера в реальному часі, похибка прямолінійності поверхні прес-форми зменшується з 0,1 мм до 0,03 мм, що відповідає критеріям точності першого рівня стандарту DIN 8760.
Також дуже важливо стандартизувати техніку термічної обробки. Форма з нержавіючої сталі 17-4PH повинна відповідати стандарту AMS 2759/3A, згідно з яким після витримки при 482 градусах протягом 4 годин вона повинна мати твердість HRC 42-45. Виробник прецизійних прес-форм створив базу даних для термічної обробки, яка підтримує швидкість зміни розмірів форм у межах ± 0,02%. Це вирішує проблему брухту форми, що утворюється внаслідок деформації під час теплової обробки традиційними методами.
4. Цифрові інновації в тестуванні та сертифікації
Система оцінки якості змінюється через-технологію неруйнівного контролю. Відповідно до стандарту ISO/ASTM 52929:2025 промисловий КТ повинен використовуватися для виявлення внутрішніх дефектів у металевих формах з еквівалентним діаметром дефекту не більше 0,2 мм. Фірма, що займається виготовленням цвілі, розробила технологію КТ-за допомогою штучного інтелекту, яка полегшує пошук тріщин. Тепер він може знаходити тріщини розміром до 0,05 мм і на 80% ефективніше, ніж робити це вручну.
Новий стандарт стосується випробувань динамічної механіки. Стандарт ASTM F42.01 для медичних імплантатів говорить, що прес-форма повинна пройти через 10 ^ 7 циклів втоми, а швидкість поширення тріщин має відповідати формулі Парижа. Певний виробник форм для ортопедичних імплантатів використовує машину для випробування електромагнітним резонансом, щоб скоротити цикл випробувань з трьох місяців до двох тижнів і підтримувати похибку даних випробувань у межах ± 5%.