1. Унікальний характер виробництва енергетичного обладнання робить контроль якості більш важливим.
Є три основні речі, які ускладнюють виготовлення енергетичного обладнання. По-перше, матеріали мають дуже екстремальні властивості. Наприклад, лопаті газової турбіни повинні витримувати температуру 1500 градусів і напругу 300 МПа. По-друге, конструкції дуже складні. Наприклад, парогенератор на атомній електростанції має десятки тисяч тонких труб. По-третє, умови обслуговування стали жорсткішими. Наприклад, офшорне вітроенергетичне обладнання має бути здатним витримувати корозію від соляних бризок і пошкодження від тайфуну. Ці особливості роблять контроль якості 3D-друку з металу втричі складнішим:
Контроль стабільності властивостей матеріалу: у важких робочих умовах надруковані частини не повинні виходити з ладу внаслідок повзучості та втомного руйнування. Наприклад, лопаті газових турбін, виготовлені зі сплаву на основі нікелю Inconel 718-, потребують обробки гарячим ізостатичним пресуванням (HIP), щоб позбутися внутрішніх пор і зробити лопатки більш ніж удвічі довшими, ніж звичайні виливки.
Геометричне прецизійне керування замкнутим-циклом: для точних деталей, як-от механізми приводу керуючих стрижнів у ядерних енергетичних реакторах, допуски на розмір мають бути в межах ± 0,05 мм. Одна компанія додала систему вимірювання лазерної інтерферометрії до свого обладнання SLM, щоб вона могла виправляти помилки у формі та положенні в режимі реального часу під час друку. Це підвищило рівень кваліфікації за ключовим параметром з 82% до 97%.
Повний спектр пошуку дефектів: технологія, що лежить в основі промислового комп’ютерного сканування, може знаходити мікродефекти діаметром 0,02 мм або більше та створювати 3D-моделі друкованої продукції. Компанія, яка виробляє вітроенергетичне обладнання, створила базу даних дефектів і використала алгоритми машинного навчання, щоб розумно переглядати зображення КТ. Це скорочує час пошуку дефектів з 4 годин до 20 хвилин.
2. Чотири стовпи системи контролю якості всього процесу
(1) Контроль продуктивності матеріалу на джерелі
Три перевірки якості порошку: налаштуйте систему для керування партіями порошку, щоб ви могли перевірити хімічний склад (за допомогою детекції ICP-AES), розподіл частинок за розміром (за допомогою методу лазерної дифракції) та сипучість (за допомогою струмоміра Холла) кожної партії металевого порошку. Одна компанія, яка виробляє енергетичне обладнання, стверджує, що розмір частинок D50 порошку з нержавіючої сталі 316L має бути від 25 до 35 мкм, швидкість потоку Холла має бути менше або дорівнювати 25 с/50 г, а вміст кисню має бути менше або дорівнювати 0,05%.
Створення бази даних матеріалів: створіть базу даних параметрів процесу з 12 сплавів, які часто використовуються в енергетиці. Ця база даних повинна містити важливу інформацію, таку як форма басейну розплаву та ймовірність сфероїдізації різних партій порошку за певної густини енергії. Наприклад, база даних показує, що найкраща щільність (99,2%) і міцність на розрив (320 МПа) для алюмінієвого сплаву AlSi10Mg можуть бути досягнуті з потужністю лазера 350 Вт і швидкістю сканування 1200 мм/с.
(2) Контроль процесу друку в режимі реального часу
Моделювання взаємодії між декількома фізичними полями: ми використовуємо програмне забезпечення ANSYS Workbench для моделювання термомеханічного з’єднання в процесі друку та визначення того, як буде розподілятися залишкова напруга. Компанія, яка виробляє ядерне енергетичне обладнання, використала оптимізацію моделювання, щоб змінити орієнтацію друку з осі Z- на кут 45 градусів. Це зменшило швидкість усадки по осі Z- з 0,8% до 0,3% і зробило проблеми з відшаруванням проміжного шару набагато менш поширеними.
Використання замкнутої{0}}системи керування: розмістіть інфрачервоний термометр і камеру моніторингу басейну розплаву в обладнанні SLM, щоб воно надавало вам-інформацію в реальному часі про розмір (похибка ± 10 мкм) і температуру (похибка ± 5 градусів) басейну розплаву. Якщо ширина ванни розплаву перевищує задане значення на 15%, система автоматично змінює потужність лазера та швидкість сканування, щоб підтримувати ванну розплаву стабільною.
(3) Точний контроль технології пост{1}}обробки
Оптимізація процесу термічної обробки: для друкованих деталей із титанового сплаву Ti6Al4V розроблено дво{0}}процедуру відпалу. Перший крок - змінити фазу на 920 градусів протягом 2 годин. Другий крок полягає в уточненні структури + фази при 730 градусах протягом 4 годин. Втомна міцність надрукованих деталей підвищилася на 40% після цієї обробки, досягнувши 680 МПа.
Інтеграція технології модифікації поверхні: технологія мікродугового оксидування (MAO) створює керамічне покриття товщиною 50 мкм на поверхні деталей, які можуть піддаватися корозії, включно з підшипниками коробки передач морських вітрових турбін. Це збільшує тривалість їх стійкості до корозії від соляних бризок з 500 до понад 2000 годин.
(4) Розумне покращення контролю якості
Суміш технологій не-руйнівного випробування: налаштуйте три{1}}систему випробувань, яка включає «промисловий КТ, ультразвукову фазовану решітку та вихровий струм». Спочатку використовуйте промисловий КТ (роздільна здатність 10 м), щоб просканувати всю камеру згоряння газової турбіни, діаметр якої становить 200 мм. Потім скористайтеся ультразвуковою фазованою решіткою (з роздільною здатністю 0,1 мм), щоб перевірити будь-які підозрілі області. Нарешті, скористайтеся вихровим струмом, щоб перевірити наявність тріщин на поверхні.
Як використовувати технологію цифрового близнюка: створюйте цифрові копії надрукованих частин і відстежуйте їхню роботу в реальному часі. Певна компанія додала алгоритм прогнозування ресурсу втомленості до своєї моделі цифрового близнюка. Це може дати раннє повідомлення за 6 місяців про певні ризики поломки обладнання та скоротити незаплановані простої на 65%.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-airplane-engine-stand.html