1. Enerji ekipmanı yapımının benzersiz doğası, kalite kontrolünü daha önemli hale getirir.
Enerji ekipmanlarının yapımını zorlaştıran üç ana şey vardır. Birincisi, malzemelerin çok ekstrem özelliklere sahip olmasıdır. Örneğin, gaz türbini kanatlarının 1500 derecelik sıcaklıklara ve 300 MPa'lık gerilime dayanabilmesi gerekir. İkincisi yapılar çok karmaşıktır. Örneğin bir nükleer santraldeki buhar jeneratöründe onbinlerce ince boru bulunur. Üçüncüsü, hizmet ortamı zorlaştı. Örneğin, açık deniz rüzgar enerjisi ekipmanının tuz spreyi korozyonuna ve tayfun hasarına dayanabilmesi gerekir. Bu özellikler metal 3D baskıda kalite kontrolünü üç kat daha zorlaştırır:
Malzeme özelliklerinin stabilitesinin kontrolü: Zorlu çalışma koşulları altında, baskılı parçalar akma ve yorulma kırılması gibi şekillerde bozulmamalıdır. Örneğin, Inconel 718 nikel-bazlı alaşımdan yapılan gaz türbini kanatları, iç gözeneklerden kurtulmak ve kanatların sıradan dökümlere göre iki kat daha uzun süre dayanmasını sağlamak için sıcak izostatik presleme (HIP) işlemine ihtiyaç duyar.
Geometrik hassas kapalı-döngü kontrolü: Nükleer güç reaktörlerindeki kontrol çubuğu tahrik mekanizmaları gibi hassas parçalar için boyut toleranslarının ± 0,05 mm dahilinde tutulması gerekir. Bir şirket, baskı sırasında şekil ve konumdaki hataları gerçek zamanlı olarak düzeltebilmesi için SLM ekipmanına bir lazer interferometri ölçüm sistemi ekledi. Bu, kritik boyut yeterlilik oranını %82'den %97'ye çıkardı.
Kusur bulma konusunda tam kapsam: Endüstriyel CT taramasının arkasındaki teknoloji, çapı 0,02 mm veya daha büyük olan mikro delik hatalarını bulabilir ve basılı ürünlerin 3 boyutlu modellerini oluşturabilir. Rüzgar enerjisi ekipmanı üreten bir şirket, bir kusur veritabanı oluşturdu ve CT görüntülerine akıllıca bakmak için makine öğrenme algoritmalarından yararlandı. Bu, kusurları bulmak için gereken süreyi 4 saatten 20 dakikaya indirdi.
2. Tüm Proses Kalite Kontrol Sisteminin Dört Temeli
(1) Malzeme performansının kaynakta kontrolü
Tozun kalitesine ilişkin üç kontrol: Toz yığınlarını yönetmek için bir sistem kurun; böylece her bir metal tozu kümesinin kimyasal bileşimini (ICP-AES algılamayı kullanarak), parçacık boyutu dağılımını (lazer kırınım yöntemini kullanarak) ve akışkanlığı (bir Hall akım ölçeri kullanarak) test edebilirsiniz. Enerji ekipmanı üreten bir şirket, 316L paslanmaz çelik tozunun D50 parçacık boyutunun 25 ila 35 μm arasında olması gerektiğini, Hall akış hızının 25s/50g'ye eşit veya daha az olması ve oksijen içeriğinin %0,05'e eşit veya daha az olması gerektiğini söylüyor.
Malzeme veri tabanı oluşturmak: Enerji alanında sıklıkla kullanılan 12 alaşımdan oluşan bir proses parametre veri tabanı oluşturun. Bu veritabanı, eriyik havuzunun şekli ve farklı toz partilerinin belirli enerji yoğunluklarında küreselleşme olasılığı gibi önemli bilgileri içermelidir. Örneğin veri tabanı, AlSi10Mg alüminyum alaşımı için en iyi yoğunluğa (%99,2) ve çekme mukavemetine (320MPa) 350W lazer gücü ve 1200 mm/s tarama hızıyla ulaşılabileceğini ortaya koyuyor.
(2) Baskı sürecinin gerçek zamanlı kontrolü
Çoklu fiziksel alanlar arasındaki etkileşimin simülasyonu: Baskı sürecinde termal mekanik bağlantı simülasyonları yapmak ve artık gerilimin nasıl yayılacağını anlamak için ANSYS Workbench yazılımını kullanıyoruz. Nükleer güç ekipmanı üreten bir şirket, yazdırma yönünü Z-ekseninden 45 derecelik bir açıya değiştirmek için simülasyon optimizasyonundan yararlandı. Bu, Z-ekseni büzülme oranını %0,8'den %0,3'e düşürdü ve katmanlar arası soyulma sorunlarını çok daha az yaygın hale getirdi.
Kapalı-döngü kontrol sisteminin kullanımı: SLM ekipmanına bir kızılötesi termometre ve bir erime havuzu izleme kamerası yerleştirin, böylece size erime havuzunun boyutu (hata ± 10 μm) ve sıcaklığı (hata ± 5 derece) hakkında gerçek-zamanlı bilgi verebilir. Erimiş havuzun genişliği önceden belirlenen değerin %15'ini aşarsa sistem, eriyik havuzunu sabit tutmak için lazer gücünü ve tarama hızını otomatik olarak değiştirir.
(3) Son-işleme teknolojisinin tam kontrolü
Isıl işlem prosesinin optimize edilmesi: Ti6Al4V titanyum alaşımlı baskılı parçalar için iki-aşamalı bir tavlama prosedürü tasarlanmıştır. İlk adım, fazı 920 derecede 2 saat boyunca değiştirmektir. İkinci adım + faz yapısını 730 derecede 4 saat boyunca rafine etmektir. Bu işlemden sonra basılan parçaların yorulma mukavemeti %40 artarak 680 MPa'ya ulaştı.
Yüzey modifikasyon teknolojisinin entegrasyonu: Mikro ark oksidasyon (MAO) tekniği, açık deniz rüzgar türbini dişli kutusu yatakları da dahil olmak üzere korozyona uğraması muhtemel parçaların yüzeyinde 50 μm kalınlığında seramik kaplama yapar. Bu, tuz spreyi korozyonuna dayanma süresini 500 saatten 2000 saatin üzerine çıkarır.
(4) Kalite kontrolünün akıllıca iyileştirilmesi
Tahribatsız-teknolojilerin bir karışımı: "Endüstriyel CT, ultrasonik aşamalı dizi ve girdap akımı testini" içeren üç-seviyeli bir test sistemi kurun. Öncelikle, çapı 200 mm olan gaz türbini yanma odasının tamamını taramak için endüstriyel CT'yi (çözünürlük 10 m) kullanın. Daha sonra şüpheli görünen bölgeleri kontrol etmek için ultrasonik aşamalı dizi ince testini (çözünürlük 0,1 mm) kullanın. Son olarak yüzeydeki çatlakları kontrol etmek için girdap akımı testini kullanın.
Dijital ikiz teknolojisi nasıl kullanılır: Basılı parçaların dijital kopyalarını yapın ve bunların nasıl çalıştığını gerçek zamanlı olarak takip edin. Belirli bir şirket, dijital ikiz modeline bir yorulma ömrü tahmin algoritması ekledi. Bu, belirli ekipman arıza risklerinin 6 ay önceden bildirilmesini sağlayabilir ve planlanmamış arıza sürelerini %65 oranında azaltabilir.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-baskı/metal-3d-printing-airplane-engine-stand.html