Metal 3D baskı sonrası kalite kontrolü nasıl yapılır?

一,-Tahribatsız test teknolojisi: İç kusurları bulmak için olaylara dışarıdan bakmak
Metal 3D baskının kalitesini kontrol etmenin ana yolu, öğelerin yapısını etkilemeden iç kusurları bulabilen-tahribatsız testlerdir (NDT). Farklı tespit ilkelerine dayalı olarak en yaygın teknolojiler dört gruba ayrılabilir:
1. Mikro CT veya endüstriyel bilgisayarlı tomografi
Mikro CT, parçaların içinden geçmek ve çeşitli açılardan veri almak için X-ışınlarını kullanır. Bilgisayar tarafından yeniden oluşturulduktan sonra, mikrometre çözünürlüğünde kusurları bulabilen üç-boyutlu tomografik görüntüler oluşturur. 450kV X-ışını kaynağına sahip bir Mikro CT sistemi, alüminyum alaşımlı silindir kafasının içindeki 0,02 mm çapındaki gözenekleri bulabilir ve gözeneklilik ve çatlak uzunluğu gibi şeyleri ölçebilir. Başlıca faydaları şunlardır:
Tam boyutlu inceleme: Parçalarda hem iç kusurları (çatlaklar ve gözenekler gibi) hem de dışa doğru geometrik sapmaları (duvar kalınlığı ve deformasyon gibi) aynı anda bulabilir.
Yüksek doğrulukla ölçüm: 3D yeniden yapılandırma teknolojisi, kusurların boyutunu, konumunu ve dağılım yoğunluğunu doğru bir şekilde tahmin edebilir.
Temassız-çalışma: Hassas parçalara bir daha zarar vermeyin.
2. Radyografik test (RT)
"Metalik Malzemelerin Tahribatsız Muayenesi - Radyografik Muayene" için GB/T 35351 standardına göre, radyografik test, X-ışınlarının veya gama ışınlarının parçalardan geçme şeklindeki değişikliklere bakarak dahili kusurları bulur. Örneğin, titanyum alaşımlı havacılık kanatlarını kontrol ederken radyografik testler, katmanlar arası füzyon dışı sorunları bulabilir ve görüntü kalitesi göstergelerini (IQI) kullanarak algılama hassasiyetini ölçebilir. Bunun gibi bazı sorunları var:
Nüfuz etme kapasitesinin sınırlı olması: Tungsten alaşımları gibi-yüksek yoğunluklu malzemeler, yüksek-enerjili radyasyon kaynaklarına ihtiyaç duyar;
İki-boyutlu görüntülemenin sınırlamaları: Üst üste binen projeksiyonlar, karmaşık yapısal parçalardaki sorunları gizleyebilir.
3. Ses dalgalarını (UT) kullanarak test etme
Ultrasonik test, çatlaklar ve kalıntılar gibi yüzeye yakın kusurları bulmak için-yüksek frekanslı ses dalgalarının yansıma ve parçalar arasında ilerleme şeklini kullanır. Örneğin, aşamalı dizi ultrasonik teknolojisi (PAUT), çok-elementli probları kullanarak 316L paslanmaz çelik kalıplardaki kusurları hızla bulabilir ve fotoğraflayabilir. Özelliklerinden bazıları şunlardır:
Çok hassas: Birkaç mikron kadar küçük çatlakları bulabilir;
Yön bağımlılığı: Probun açısının parçanın geometrisine tam olarak ayarlanması gerekir.
4. Lazer Ultrasonik (LUT) ile Test
LUT, stres dalgalarının parçaların yüzeyinde hareket etmesini sağlamak için lazer darbeleri kullanır ve ses dalgalarının bunların içinden nasıl geçtiğine bakarak kusurları bulur. Nanyang Teknoloji Üniversitesi ekibi, titanyum alaşımlı parçalardaki çatlakları 15 dakikada 0,1 mm çözünürlükle bulabilen bir lazer ultrasonik sistem geliştirdi. Bu yöntem, zor kavisli parçaları çevrimiçi bulmak için iyidir.
2, Mikro yapıdan makroskobik şekle kadar yüzeyin kalitesinin kontrol edilmesi
Metal 3D baskılı ürünlerin yüzey kalitesi, ne kadar dayanabileceği ve korozyona ne kadar iyi dayanabileceği üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Yüzey muayenesi sırasında aşağıdaki boyutlar kontrol edilmelidir:
1. Yüzey pürüzlülüğünün ölçülmesi
Parçanın yüzey profilinin aritmetik ortalama sapmasını (Ra) bulmak için MarSurf serisi gibi bir yüzey pürüzlülük ölçer kullanın. Örneğin SLM yöntemiyle üretilen Ti6Al4V titanyum alaşımlı parçaların yüzey Ra değeri normalde 6 ila 10 μm arasındadır. Havacılık standartlarını karşılamak için elektrolitik parlatma kullanılarak bu değerin 0,8 μm'nin altına düşürülmesi gerekiyor.
2. Mikroyapının analizi
Parçaların tane yapısına, faz bileşimine ve kusur morfolojisine bakmak için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanın. Sıcak izostatik presleme (HIP), alüminyum alaşımlı nesnelerin şeklini değiştirebilir ve SEM fotoğrafları bunu gösterebilir.
3. Kimyasal yapının test edilmesi
Parçalarda hangi kimyasalların bulunduğunu bulmak için bir X-ışını floresans spektrometresi (XRF) veya indüktif olarak eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (ICP-MS) kullanın. Örneğin, ASTM F3001 standardını karşıladıklarından emin olmak için 3D olarak basılmış nikel-bazlı yüksek-sıcaklık alaşımlarındaki Cr, Co, W ve diğer elementlerin içerik sapmasının kontrol edilmesi.
3, Mekanik performansın test edilmesi: parçaların ne kadar ağırlık taşıyabileceğinin kontrol edilmesi
Eşit olduklarından emin olmak için metal 3D baskılı nesnelerin mekanik niteliklerini doğrulamak önemlidir:
1. Çekme mukavemeti testi
GB/T 228.1 standardı, parçaların çekme mukavemetini (Rm), akma mukavemetini (Rp0.2) ve uzamasını (A) kontrol etmek için evrensel bir test makinesinin kullanılması gerektiğini söylüyor. Örneğin SLM yöntemiyle üretilen 17-4PH paslanmaz çelik parçaların Rm'si 1000MPa veya daha yüksek olmalıdır.
2. Yorgunluk testi
Parçaların döngüsel gerilim altında ne kadar dayandığını görmek için R-R test makinesi gibi bir döner bükme yorulma test makinesi kullanın. Örneğin, havacılık bağlantı elemanlarının 10 döngü yük testinden geçmesi ve çatlak yayılma hızının 1 × 10⁻⁶ mm/döngünün altında olması gerekir.
3. Sertlik testi
Öğelerin yüzeyinin ne kadar sert olduğunu öğrenmek için Vickers sertlik test cihazını (HV) veya Rockwell sertlik test cihazını (HRC) kullanabilirsiniz. Örneğin türbin kanatlarının DMLS teknolojisi ile basıldığında HV değeri 450-500 olan Inconel 718'den yapılmış parçalara ihtiyacı vardır.
4, Endüstri Uygulaması: Standardizasyon ve İstihbarattaki Eğilimler
1. Ulusal bir standart sistemi oluşturmak
Eylül 2025'te yürürlüğe giren 3D baskıya yönelik üç ulusal standart (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 ve GB/T 45667-2025), sektöre kaliteyi değerlendirmek için tek bir yol sunuyor. Örneğin GB/T 45675, SLM parçalarının yüzey pürüzlülüğünün nasıl değerlendirileceğini söylüyor ve Ra değeri algılama tekrarlanabilirlik hatasının %5'ten az veya buna eşit olmasını gerektiriyor.
2. Akıllı tespit teknolojilerinin kullanımı
Makine öğrenimi ve yapay zekanın kullanılması, algılamayı daha verimli hale getiriyor. Örneğin, Nanyang Teknoloji Üniversitesi, titanyum alaşımlı parçaların mikro yapı değerlendirmesini yalnızca 15 dakikada tamamlayabilen ve SEM yönteminin yalnızca 1/10'una mal olan, optik görüntüleme-tabanlı kristal yönelim analiz sistemi oluşturdu.
3. Tüm süreç için kalite kontrolü
Önde gelen şirketler, "tasarım baskı testi geri bildirimi" için-kapalı bir döngü sistemi kurmuştur. Örneğin GE Aviation, SLM ekipmanına-yerinde bir izleme sistemi ekledi. Bu, lazer yoğunluğunu ve tarama hızını gerçek zamanlı olarak değiştirmelerine olanak tanıyarak bileşenlerin arıza oranını %8'den %0,5'in altına düşürdü.