چگونه پس از پرینت سه بعدی فلزی بازرسی کیفیت انجام دهیم؟

一، فناوری تست غیر مخرب-: نگاه کردن به چیزها از بیرون برای یافتن نقص های داخلی
راه اصلی برای بررسی کیفیت پرینت سه بعدی فلزی، آزمایش غیر مخرب (NDT) است که می تواند ایرادات داخلی را بدون تأثیر بر ساختار اقلام پیدا کند. بر اساس اصول تشخیص متمایز، رایج ترین فناوری ها را می توان در چهار گروه قرار داد:
1. میکرو سی تی یا توموگرافی کامپیوتری صنعتی
Micro CT از اشعه ایکس- برای عبور از قطعات و دریافت داده از زوایای مختلف استفاده می کند. پس از بازسازی توسط کامپیوتر، تصاویر توموگرافی سه بعدی- ایجاد می کند که می تواند عیوب را با وضوح میکرومتر پیدا کند. یک سیستم Micro CT با منبع پرتو ایکس 450 کیلوولت می‌تواند منافذ با قطر 0.02 میلی‌متر را در داخل سرسیلندر آلیاژ آلومینیوم پیدا کند و مواردی مانند تخلخل و طول ترک را اندازه‌گیری کند. مزایای اصلی آن عبارتند از:
بازرسی تمام ابعاد: می تواند هم ایرادات داخلی (مانند ترک ها و منافذ) و هم انحرافات هندسی بیرونی (مانند ضخامت دیوار و تغییر شکل) را در قطعات به طور همزمان پیدا کند.
کمی سازی با دقت بالا: فناوری بازسازی سه بعدی می تواند اندازه، مکان و تراکم توزیع عیوب را به درستی تخمین بزند.
عملکرد غیر تماسی: دوباره به قطعات دقیق آسیب نرسانید.
2. تست رادیوگرافی (RT)
طبق استاندارد GB/T 35351 برای «آزمایش غیر مخرب مواد فلزی - آزمایش رادیوگرافی»، آزمایش رادیوگرافی با مشاهده تغییرات در نحوه عبور پرتوهای ایکس- یا گاما از قطعات، نقص‌های داخلی را پیدا می‌کند. به عنوان مثال، هنگام بررسی تیغه های هوانوردی آلیاژ تیتانیوم، آزمایش رادیوگرافی می تواند مشکلات غیر همجوشی بین لایه ای- را پیدا کند و حساسیت تشخیص را با استفاده از شاخص های کیفیت تصویر (IQI) اندازه گیری کند. مشکلاتی دارد از جمله:
محدودیت قابلیت نفوذ: مواد با چگالی بالا، مانند آلیاژهای تنگستن، به منابع تابش پر انرژی- نیاز دارند.
محدودیت‌های تصویربرداری دو بعدی-: برآمدگی‌های همپوشانی می‌توانند مشکلات بخش‌های ساختاری پیچیده را پنهان کنند.
3. آزمایش با استفاده از امواج صوتی (UT)
آزمایش اولتراسونیک از روشی استفاده می‌کند که امواج صوتی با فرکانس بالا-در قسمت‌هایی پرتاب می‌شوند و از طریق بخش‌ها حرکت می‌کنند تا عیوب-سطح نزدیک مانند ترک‌ها و آخال‌ها را بیابند. برای مثال، فناوری مافوق صوت آرایه فازی (PAUT) ممکن است با استفاده از پروب‌های چند عنصری، به سرعت نقص‌های قالب‌های فولاد ضد زنگ 316L را پیدا کرده و از آنها عکس‌برداری کند. برخی از صفات آن عبارتند از:
بسیار حساس: می تواند شکاف هایی به کوچکی چند میکرون را پیدا کند.
وابستگی جهت: زاویه پروب باید دقیقاً برای هندسه قطعه تنظیم شود.
4. تست با لیزر اولتراسونیک (LUT)
LUT از پالس های لیزری استفاده می کند تا امواج استرس را بر روی سطح قطعات به حرکت درآورد و با نگاه کردن به نحوه حرکت امواج صوتی در آنها، ایرادات را پیدا می کند. تیم دانشگاه فناوری نانیانگ یک سیستم اولتراسونیک لیزری ساخت که می‌تواند در 15 دقیقه شکاف قطعات آلیاژ تیتانیوم را با وضوح 0.1 میلی‌متر پیدا کند. این روش برای یافتن قطعات منحنی دشوار آنلاین خوب است.
2، بررسی کیفیت سطح، از ریزساختار تا شکل ماکروسکوپی
کیفیت سطح محصولات پرینت سه بعدی فلزی تأثیر مستقیمی بر مدت زمان ماندگاری و مقاومت آنها در برابر خوردگی دارد. ابعاد زیر باید در حین بازرسی سطحی بررسی شود:
1. اندازه گیری زبری سطح
برای یافتن میانگین حسابی انحراف (Ra) پروفیل سطح قطعه، از یک زبری سنج سطح مانند سری MarSurf استفاده کنید. به عنوان مثال، مقدار Ra سطح قطعات آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V ساخته شده با روش SLM معمولا بین 6 تا 10 میکرومتر است. برای تحقق استانداردهای هوانوردی، این مقدار باید با استفاده از پرداخت الکترولیتی به کمتر از 0.8 میکرومتر کاهش یابد.
2. تجزیه و تحلیل ریزساختار
از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای بررسی ساختار دانه، ترکیب فاز و مورفولوژی نقص استفاده کنید. فشار ایزواستاتیک داغ (HIP) می تواند شکل اجسام آلیاژ آلومینیوم را تغییر دهد و عکس های SEM می توانند این را نشان دهند.
3. تست ترکیب شیمیایی
برای اینکه بدانید چه مواد شیمیایی در قطعات وجود دارد، از یک طیف‌سنج فلورسانس اشعه ایکس (XRF) یا یک طیف‌سنج جرمی پلاسما جفت شده القایی (ICP-MS) استفاده کنید. برای مثال، بررسی انحراف محتوای کروم، کو، دبلیو، و سایر عناصر در آلیاژهای{3}}بر پایه نیکل با دمای بالا{4}}که به صورت سه بعدی چاپ شده اند تا مطابق با استاندارد ASTM F3001 باشند.
3، آزمایش عملکرد مکانیکی: بررسی اینکه قطعات چقدر وزن می توانند نگه دارند
بررسی کیفیت مکانیکی اجسام پرینت سه بعدی فلزی برای اطمینان از همتراز بودن آنها بسیار مهم است:
1. استحکام کششی را تست کنید
استاندارد GB/T 228.1 می گوید که از یک دستگاه تست جهانی برای بررسی استحکام کششی قطعات (Rm)، استحکام تسلیم (Rp0.2) و کشیدگی (A) استفاده می شود. به عنوان مثال، Rm قطعات فولادی ضد زنگ 17-4PH ساخته شده با روش SLM باید 1000MPa یا بالاتر باشد.
2. تست خستگی
از یک دستگاه تست خستگی خمشی چرخشی، مانند دستگاه تست R-R، استفاده کنید تا ببینید قطعات در شرایطی که تحت کرنش چرخه ای هستند چقدر دوام می آورند. به عنوان مثال، بست های حمل و نقل هوایی باید 10 چرخه آزمایش بار را پشت سر بگذارند و نرخ انتشار ترک باید کمتر از 1 × 10-6 میلی متر در چرخه باشد.
3. تست سختی
می توانید از سختی سنج ویکرز (HV) یا سختی سنج راکول (HRC) استفاده کنید تا بفهمید سطح اقلام چقدر سخت است. به عنوان مثال، تیغه های توربین به قطعات ساخته شده از Inconel 718 نیاز دارند که هنگام چاپ با فناوری DMLS دارای مقدار HV 450-500 باشند.
4، عملکرد صنعت: روندهای استانداردسازی و هوشمندی
1. ایجاد سیستم استاندارد ملی
سه استاندارد ملی برای پرینت سه بعدی (GB/T 35351-2025، GB/T 45675-2025، و GB/T 45667-2025) که در سپتامبر 2025 اجرایی شدند، راهی واحد برای قضاوت در مورد کیفیت را به صنعت می‌دهند. برای مثال، GB/T 45675 نحوه ارزیابی زبری سطح قطعات SLM را بیان می کند و مستلزم آن است که خطای تکرارپذیری تشخیص مقدار Ra کمتر یا مساوی 5 درصد باشد.
2. استفاده از فناوری های تشخیص هوشمند
استفاده از یادگیری ماشین و هوش مصنوعی تشخیص را کارآمدتر می کند. به عنوان مثال، دانشگاه فناوری نانیانگ یک سیستم تجزیه و تحلیل جهت گیری کریستالی مبتنی بر تصویربرداری نوری- ایجاد کرد که می تواند ارزیابی ریزساختار قطعات آلیاژ تیتانیوم را تنها در 15 دقیقه به پایان برساند و تنها 1/10 روش SEM هزینه دارد.
3. کنترل کیفیت برای کل فرآیند
شرکت های پیشرو یک سیستم حلقه بسته-برای "بازخورد آزمایش چاپ طراحی" راه اندازی کرده اند. به عنوان مثال، جنرال الکتریک هوانوردی یک سیستم نظارت بر{2} درجا به تجهیزات SLM خود اضافه کرده است. این به آنها اجازه می دهد تا شدت لیزر و سرعت اسکن را در زمان واقعی تغییر دهند، که نرخ خرابی قطعات را از 8٪ به کمتر از 0.5٪ کاهش می دهد.