Як провести перевірку якості після 3D друку металу?

一, технологія не-руйнівного тестування: розглядаючи речі ззовні, щоб знайти внутрішні недоліки
Основним способом перевірки якості 3D-друку з металу є не-руйнівний контроль (NDT), за допомогою якого можна знайти внутрішні дефекти, не впливаючи на структуру елементів. На основі різних принципів виявлення найпоширеніші технології можна поділити на чотири групи:
1. Мікро КТ, або промислова комп'ютерна томографія
Мікрокомп’ютер використовує рентгенівські-промені, щоб проходити через деталі й отримувати дані під різними кутами. Після реконструкції комп’ютером він створює три-вимірні томографічні зображення, які можуть знаходити дефекти з роздільною здатністю мікрометрів. Система мікрокомп’ютерної томографії з джерелом рентгенівського випромінювання напругою 450 кВ може знайти пори діаметром 0,02 мм усередині головки циліндра з алюмінієвого сплаву та виміряти такі параметри, як пористість і довжина тріщини. Його основні переваги:
Повна перевірка розмірів: можна одночасно виявити як внутрішні дефекти (наприклад, тріщини та пори), так і зовнішні геометричні аберації (наприклад, товщину стінки та деформацію).
Кількісна оцінка з високою точністю: технологія 3D-реконструкції може правильно оцінити розмір, розташування та щільність розподілу дефектів.
Без{0}}контактна робота: не пошкодьте точні деталі знову.
2. Радіографічне дослідження (RT)
Відповідно до стандарту GB/T 35351 "Неруйнівний контроль металевих матеріалів - Радіографічний контроль", радіографічне тестування виявляє внутрішні дефекти, дивлячись на зміни в тому, як рентгенівські або гамма-промені проходять через частини. Наприклад, під час перевірки авіаційних лопатей із титанового сплаву радіографічне тестування може виявити проблеми з не-злиттям між шарами та виміряти чутливість виявлення за допомогою індикаторів якості зображення (IQI). Він має деякі проблеми, такі як:
Обмеження здатності до проникнення: матеріали з високою-щільністю, як-от сплави вольфраму, потребують джерел-випромінювання високої енергії;
Обмеження дво{0}}вимірного зображення: проекції, що накладаються, можуть приховати проблеми в складних структурних частинах.
3. Тестування за допомогою звукових хвиль (УЗ)
Ультразвукове тестування використовує спосіб, яким-звукові хвилі високої частоти відбиваються та проходять крізь частини, щоб знайти поблизу-поверхневих дефектів, як-от тріщини та вкраплення. Наприклад, ультразвукова технологія з фазованою решіткою (PAUT) може швидко знаходити та фотографувати дефекти форм із нержавіючої сталі 316L за допомогою багато-елементних зондів. Деякі з його рис:
Дуже чутливий: може виявити тріщини розміром у кілька мікрон;
Залежність від напрямку: Кут зонда потрібно встановити відповідно до геометрії деталі.
4. Тестування за допомогою лазерного ультразвуку (LUT)
LUT використовує лазерні імпульси, щоб змусити хвилі напруги рухатися по поверхні деталей, і знаходить недоліки, дивлячись на те, як через них проходять звукові хвилі. Команда Наньянського технологічного університету створила лазерну ультразвукову систему, яка може знаходити тріщини в деталях із титанового сплаву за 15 хвилин із роздільною здатністю 0,1 мм. Цей метод хороший для пошуку складних вигнутих деталей в Інтернеті.
2, Перевірка якості поверхні, від мікроструктури до макроскопічної форми
Якість поверхні металевих 3D-друкованих виробів безпосередньо впливає на те, як довго вони служать і наскільки добре вони протистоять корозії. Під час огляду поверхні необхідно перевірити такі розміри:
1. Вимірювання шорсткості поверхні
Щоб знайти середнє арифметичне відхилення (Ra) профілю поверхні деталі, скористайтеся вимірювачем шорсткості поверхні, таким як серія MarSurf. Наприклад, значення Ra поверхні деталей із титанового сплаву Ti6Al4V, виготовлених методом SLM, зазвичай становить від 6 до 10 мкм. Щоб відповідати авіаційним стандартам, це значення потрібно знизити до рівня менше 0,8 мкм за допомогою електролітичного полірування.
2. Аналіз мікроструктури
Використовуйте скануючу електронну мікроскопію (SEM), щоб побачити зернисту структуру деталей, фазовий склад і морфологію дефектів. Гаряче ізостатичне пресування (HIP) може змінити форму об’єктів з алюмінієвого сплаву, і SEM-фотографії можуть це продемонструвати.
3. Перевірка хімічного складу
Щоб дізнатися, які хімічні речовини містяться в шматках, скористайтеся рентгенівським флуоресцентним спектрометром (XRF) або мас-спектрометром з індуктивно зв’язаною плазмою (ICP-MS). Наприклад, перевірка відхилення вмісту Cr, Co, W та інших елементів у високотемпературних-сплавах на основі нікелю, які були надруковані 3D, щоб переконатися, що вони відповідають стандарту ASTM F3001.
3, Перевірка механічних характеристик: перевірка того, яку вагу можуть утримувати деталі
Важливо перевірити механічні якості металевих 3D-друкованих об’єктів, щоб переконатися, що вони на належному рівні:
1. Випробування на міцність на розрив
Стандарт GB/T 228.1 передбачає використання універсальної випробувальної машини для перевірки міцності деталей на розрив (Rm), межі текучості (Rp0,2) і подовження (A). Наприклад, Rm деталей з нержавіючої сталі 17-4PH, виготовлених методом SLM, має бути 1000 МПа або вище.
2. Проба на втому
Використовуйте ротаційну машину для випробування на втому при вигині, як-от випробувальну машину R-R, щоб дізнатися, скільки часу служать деталі, коли вони зазнають циклічного напруження. Наприклад, авіаційні кріплення мають пройти через 10 циклів випробування на навантаження, а швидкість поширення тріщини має бути менше 1 × 10⁻⁶ мм/цикл.
3. Випробування на твердість
Ви можете використовувати твердомір за Віккерсом (HV) або твердомір за Роквеллом (HRC), щоб дізнатися, наскільки тверда поверхня предметів. Наприклад, для лопатей турбіни потрібні деталі, виготовлені з Inconel 718, які мають значення HV 450–500 при друку за технологією DMLS.
4, Практика промисловості: Тенденції стандартизації та розвідки
1. Побудова національної системи стандартів
Три національні стандарти 3D-друку (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 і GB/T 45667-2025), які набули чинності у вересні 2025 року, дають промисловості єдиний спосіб оцінювати якість. Наприклад, GB/T 45675 говорить, як оцінити шорсткість поверхні деталей SLM, і вимагає, щоб похибка повторюваності визначення значення Ra була меншою або дорівнювала 5%.
2. Використання інтелектуальних технологій виявлення
Використання машинного навчання та штучного інтелекту робить виявлення ефективнішим. Наприклад, Наньянський технологічний університет створив систему аналізу орієнтації кристалів-на основі оптичного зображення, яка може завершити оцінку мікроструктури деталей із титанового сплаву лише за 15 хвилин і коштує лише 1/10 методу SEM.
3. Контроль якості всього процесу
Провідні компанії створили замкнуту-систему для «відгуків про тестування друку дизайну». Наприклад, GE Aviation додала-систему моніторингу на місці до свого обладнання SLM. Це дозволяє їм змінювати інтенсивність лазера та швидкість сканування в режимі реального часу, що знизило рівень відмов компонентів з 8% до менше 0,5%.