Hur gör man kvalitetskontroll efter 3D-utskrift av metall?

一, icke-destruktiv testteknik: titta på saker utifrån för att hitta interna brister
Det huvudsakliga sättet att kontrollera kvaliteten på 3D-utskrift av metall är genom icke-förstörande testning (NDT), som kan hitta interna brister utan att påverka föremålens struktur. Baserat på distinkta detektionsprinciper kan de vanligaste teknikerna delas in i fyra grupper:
1. Micro CT, eller industriell datortomografi
Micro CT använder röntgenstrålar- för att gå igenom delar och hämta data från flera vinklar. Efter att ha rekonstruerats av en dator skapar den tre-dimensionella tomografiska bilder som kan hitta defekter med en upplösning på mikrometer. Ett Micro CT-system med en 450kV röntgenkälla kan hitta porer med en diameter på 0,02 mm inuti ett cylinderhuvud av aluminiumlegering och mäta saker som porositet och spricklängd. Dess främsta fördelar är:
Fulldimensionell inspektion: kan hitta både inre defekter (som sprickor och porer) och yttre geometriska aberrationer (som väggtjocklek och deformation) i delar på samma gång.
Kvantifiering med hög noggrannhet: 3D-rekonstruktionsteknik kan korrekt uppskatta storleken, platsen och distributionstätheten för brister.
Beröringsfri-operation: Skada inte precisionsdelar igen.
2. Röntgenundersökning (RT)
Enligt GB/T 35351-standarden för "Non Destructive Testing of Metallic Materials - Radiographic Testing" hittar radiografiska tester interna brister genom att titta på förändringarna i hur röntgenstrålar eller gammastrålar passerar genom delar. Till exempel, när man kontrollerar flygblad av titanlegering, kan röntgentestning hitta mellanskikt utan-fusionsproblem och mäta detekteringskänslighet med hjälp av bildkvalitetsindikatorer (IQI). Den har några problem, som:
Begränsning av penetreringsförmåga: Material med hög-densitet, som volframlegeringar, behöver strålningskällor med-hög energi;
Begränsningar för två-dimensionell bildbehandling: Överlappande projektioner kan dölja problem i komplicerade strukturella delar.
3. Testa med ljudvågor (UT)
Ultraljudstestning använder sättet som hög-ljudvågor studsar av och färdas genom delar för att hitta nära-ytor som sprickor och inneslutningar. Till exempel kan phased array ultrasonic technology (PAUT) snabbt hitta och fotografera brister i 316L formar av rostfritt stål med hjälp av sonder med flera-element. Några av dess egenskaper är:
Mycket känslig: kan hitta sprickor så små som några mikron;
Riktningsberoende: Sondens vinkel måste ställas in precis rätt för delens geometri.
4. Testa med Laser Ultrasonic (LUT)
LUT använder laserpulser för att få stressvågor att röra sig på ytan av delar och hittar brister genom att titta på hur ljudvågor rör sig genom dem. Teamet från Nanyang Technological University byggde ett laser-ultraljudssystem som kan hitta sprickor i titanlegeringsdelar på 15 minuter med en upplösning på 0,1 mm. Denna metod är bra för att hitta svåra böjda delar online.
2, Kontrollera kvaliteten på ytan, från mikrostrukturen till den makroskopiska formen
Ytkvaliteten på 3D-tryckta metallprodukter har en direkt inverkan på hur länge de håller och hur väl de motstår korrosion. Följande mått bör kontrolleras vid ytinspektion:
1. Mätning av ytans grovhet
För att hitta den aritmetiska medelavvikelsen (Ra) för delens ytprofil, använd en ytråhetsmätare som MarSurf-serien. Till exempel är yt Ra-värdet för Ti6Al4V titanlegeringsdelar tillverkade med SLM-metoden normalt mellan 6 och 10 μm. För att uppfylla flygstandarder måste detta värde sänkas till mindre än 0,8 μm med elektrolytisk polering.
2. Analys av mikrostrukturen
Använd svepelektronmikroskopi (SEM) för att titta på delarnas kornstruktur, fassammansättning och defektmorfologi. Varm isostatisk pressning (HIP) kan ändra formen på föremål av aluminiumlegering, och SEM-foton kan visa detta.
3. Testa den kemiska makeupen
För att ta reda på vilka kemikalier som finns i bitarna, använd en röntgenfluorescensspektrometer (XRF) eller en induktivt kopplad plasmamasspektrometer (ICP-MS). Till exempel kontrollera innehållsavvikelsen för Cr, Co, W och andra element i nickel-baserade hög-temperaturlegeringar som har 3D-utskrivits för att se till att de uppfyller ASTM F3001-standarden.
3, Testa mekanisk prestanda: kontrollera hur mycket vikt delar kan hålla
Det är viktigt att verifiera de mekaniska egenskaperna hos 3D-utskrivna metallobjekt för att se till att de är upp till par:
1. Testa för draghållfasthet
GB/T 228.1-standarden säger att man ska använda en universell testmaskin för att kontrollera delarnas draghållfasthet (Rm), sträckgräns (Rp0,2) och töjning (A). Till exempel måste Rm för 17-4PH rostfria ståldelar tillverkade med SLM-metoden vara 1000 MPa eller högre.
2. Testa för trötthet
Använd en roterande böjningsutmattningstestmaskin, som en R-R-testmaskin, för att se hur länge delar håller när de utsätts för cyklisk belastning. Till exempel måste fästelement för flyg genomgå 10 cykler av belastningstestning, och sprickutbredningshastigheten måste vara mindre än 1 × 10⁻⁶ mm/cykel.
3. Test för hårdhet
Du kan använda en Vickers hårdhetstestare (HV) eller en Rockwell hårdhetstestare (HRC) för att ta reda på hur hård ytan på föremål är. Till exempel behöver turbinbladen delar gjorda av Inconel 718 som har ett HV-värde på 450–500 när de skrivs ut med DMLS-teknik.
4, Branschpraxis: Trender inom standardisering och intelligens
1. Bygga ett nationellt standardsystem
De tre nationella standarderna för 3D-utskrift (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 och GB/T 45667-2025) som trädde i kraft i september 2025 ger branschen ett enda sätt att bedöma kvalitet. Till exempel anger GB/T 45675 hur man bedömer ytjämnheten hos SLM-delar och kräver att Ra-värdets detekteringsupprepningsfel är mindre än eller lika med 5 %.
2. Användning av smart detektionsteknik
Användningen av maskininlärning och artificiell intelligens gör upptäckten mer effektiv. Till exempel skapade Nanyang Technological University ett -baserat kristallorienteringsanalyssystem baserat på optisk bild som kan avsluta mikrostrukturutvärderingen av titanlegeringsdelar på bara 15 minuter och kostar bara 1/10 av SEM-metoden.
3. Kvalitetskontroll för hela processen
Ledande företag har skapat ett sluten-slingsystem för "designtrycktestningsfeedback." Till exempel har GE Aviation lagt till ett-övervakningssystem på plats till sin SLM-utrustning. Detta låter dem ändra laserintensiteten och skanningshastigheten i realtid, vilket har sänkt felfrekvensen för komponenter från 8 % till mindre än 0,5 %.