3D プリントされたエンジン冷却部品の内部チャネルの詰まりを確認するにはどうすればよいですか?

完璧な外観の冷却インサートが到着します。寸法は図面と一致しており、表面はきれいで、力を入れずに器具にフィットします。テストベンチでは、流量が予想よりも低く、温度が必要以上に速く上昇します。部品を切り開いた後でのみ、チームはチャネルの半分を塞いでいる残留粉末を発見しました。外部のチェックでは決して引っかかりませんでした。

これはコンプレックスでは定期的に起こります金属 3D プリント部品。外観が良くても、内部チャネルが制限されたりブロックされたりする可能性があります。正確な流体経路に依存するエンジン冷却部品の場合、部分的な詰まりでも熱伝達が低下し、過熱のリスクが高まります。このガイドでは、詰まりが発生する理由、詰まりを見つけるための 5 つの実際的な方法、チャネルの清掃を容易にする設計上の選択、およびサプライヤーを選択する際の注意事項について説明します。

レーザー粉末床融合では、密閉された空間内に未融合の粉末が残ります。このパウダーはビルド後に除去する必要があります。チャネルが長い場合、曲がっている場合、または方向が悪い場合は、完全に除去することが困難になります。

長いチャネルまたは湾曲したチャネルに粉末が閉じ込められる

粉末は低い箇所、きつい曲がり角、水平部分に沈降します。高-アスペクト-比のチャンネルと複数の方向変化のあるチャンネルが最も一般的な問題領域です。圧縮空気と振動により、簡単なセクションは除去されますが、最も届きにくい場所には材料が残ります。--

部分焼結粉末と表面粗さ

下向きの表面には、部分的に溶けた粒子が保持されることがよくあります。{0}}これらの粒子は表面粗さを上昇させ、-多くの場合、-構築された表皮領域-の表面粗さを 20～50 µm Sa 以上に高め、局所的な制限を生み出します。粗さだけでも圧力損失が増大し、冷却性能が低下します。

サポート残留物とドロス

自立していないチャネルでは、内部サポートやドロス（チャネル内に垂れ下がる物質）が残る可能性があります。-どちらも永続的な制限を生み出し、標準的なクリーニングでは完全に除去されることはほとんどありません。

CT 研究と製造経験により、残留粉末と表面の不規則性は、冷却コンポーネントの金属積層造形において最も頻繁に発生する内部欠陥の 2 つであることが確認されています。

すべての状況をカバーする単一の方法はありません。チャネルの複雑さ、パーツの値、必要な信頼レベルに基づいて選択してください。

目視およびボアスコープ検査
明確な開口部を持つ短くて直線的なチャネルに有効です。ボアスコープを使用すると、端近くの大きな詰まりを見つけることができます。急な曲がり角や複雑なネットワークの奥深くまで見ることができず、さらに内側にある部分的な制限を見逃してしまうことがよくあります。

エアフローテスト
迅速かつ安価なスクリーニング。流量または圧力損失が測定されている間、空気は制御された圧力でチャネルを通過します。期待値からの大きな逸脱は、すぐに問題の兆候を示します。障害の場所を特定したり、部分的な制限を完全に定量化したりするものではありません。

液体の流れと圧力損失のテスト
実際の動作条件に最も近い。冷却剤または水は、代表的な速度と圧力で循環されます。測定された圧力損失と流量は、設計目標または既知の良好な部品と比較されます。-この方法では、目視チェックでは見逃される機能上の問題を発見します。

CTスキャン
最も信頼性の高い非破壊的なオプション。-工業用 CT は部品の完全な 3D ボリュームを構築し、チャネル内の任意の場所に残留粉末、壁厚の変化、部分的な詰まりを表示します。{3}}また、構築された形状を CAD モデルと直接比較することもできます。-複雑なコンフォーマル冷却チャネルでは、CT が依然としてゴールドスタンダードです。

重量とトレーサーのチェック
裏付け証拠として有用です。洗浄後の予期しない質量は、粉末が捕捉されたことを示している可能性があります。トレーサー流体は制限ゾーンを強調表示することがありますが、結果は CT や適切な流量検査ほど決定的ではありません。

検査方法の比較

試作段階

で SLM 3D プリンティング プロトタイピング、最初の製品ごとに空気または液体の流れのテストから始めて、重要なサンプルに CT スキャンを追加します。フローテストにより、設計が機能するかどうかがすぐにわかります。 CT により、チャネルが実際にクリアであり、意図した形状と一致していることが確認されます。問題を早期に発見すると、反復時間を節約できます。

小規模バッチおよび生産段階

明確なサンプリング計画を設定します。 -価値の高い部品や安全性が重要な部品-は、100% フロー テストまたは CT を受けることがよくあります。他の部分では、完全なドキュメントを備えた統計サンプリングが使用されます。流量、圧力降下、CT 結果を記録して、すべてのバッチを追跡できるようにします。

詰まりの問題のほとんどは設計段階で始まります。リスクを軽減する実践的なルール:

より小さいサイズの洗浄および検査方法が完全に検証されていない限り、生産チャネルの直径を 1 mm 以上に保ってください。

オーバーハング角度が 45 度以上の自立型断面 (ティアドロップ、ダイヤモンド、または楕円形) を使用してください。-

急な曲がりは避けてください。可能な限り大きな半径を使用してください。

専用の粉末逃がし穴や、洗浄後に密閉できる一時的な開口部を追加します。{0}

ビルド中およびビルド後のパウダーの排出を容易にするために、メイン チャネルの方向を調整します。

アクセス可能な入口点と出口点を設計して、流量テストとボアスコープチェックを実用的に保ちます。

これらの選択により、残留粉末のリスクが軽減され、洗浄と検査の両方の信頼性が高まります。

コンフォーマルチャネルを備えた冷却コンポーネントが生産に到着すると、プロセスは粉末の除去と検査のしやすさに焦点を当てた設計レビューから始まります。チャネル ジオメトリの自立機能、エスケープ パス、ビルド方向がチェックされます。-印刷後、複数の-ステップのクリーニング シーケンス-、振動、圧縮空気、ターゲットを絞ったフラッシング-が適用されます。最初の製品はフローテストを経て、その後 CT スキャンを経てクリアランスと寸法精度が確認されます。残留粉末や幾何学的偏差は記録され、生産数量が発表される前にプロセスを調整するために使用されます。設計入力、管理された洗浄、容積検証を組み合わせることで、遮断されたチャネルが顧客に到達する可能性が一貫して減少します。

すべてのサプライヤーがクリーンな内部チャネルを提供および検証できるわけではありません。金属 3D プリンティング メーカーまたは SLM 3D プリンティング工場を評価するときは、次の質問をしてください。

内部チャネルに対して CT スキャンまたは同等の体積検査を実行しますか?

流量または圧力降下テストの結果は部品に付属していますか?{0}}

一貫した検査記録を備えたプロトタイプと小ロットまたは卸売の金属 3D プリント部品の両方を扱うことができますか?{0}

単に印刷物を引用するのではなく、チャネルの清掃性に関する具体的な設計フィードバックを提供していますか?

問題が発生した場合、技術的なコミュニケーションは明確かつタイムリーに行われていますか?

有能なカスタム金属 3D プリント部品サプライヤーは、粉末の除去とチャネルの検証を中核的なプロセス手順として扱います。宣伝文句だけを宣伝するのではなく、管理された洗浄手順と文書化された検査能力の証拠を探してください。

内部チャネルを備えたエンジン冷却コンポーネントを開発または調達している場合は、STEP ファイルを送信して、製造性と検査レビューのための無料の設計を依頼してください。{0}}-このレビューでは、粉末除去のリスクにフラグを立て、向きや形状の変更を提案し、プロトタイプと生産量の両方に対する実際的な検査計画の概要を示します。{3}きれいな内部チャネルは、金属 3D プリントの自動的な結果ではなく、意図的な設計、プロセス制御、検証の結果です。{6}}