金属印刷コンポーネントの品質検査方法は何ですか？

一、微細構造の特性評価：材料属性の「遺伝コード」を明らかにする。
金属印刷成分の巨視的な機械的特性は、粒子のサイズ、方向、相体を含む微細構造の影響を直接受けます。走査型電子顕微鏡（SEM）および電子後方散乱回折（EBSD）は、検出のための従来の方法ですが、高コストや長い処理時間などの問題があります。近年の光学イメージングと機械学習技術の組み合わせにより、微細構造を迅速に分析する新しい方法が開かれました。
1。機械学習と光学イメージング
シンガポールのNanyang Technological Universityの人々のグループは、光学カメラ、ランプ、ラップトップを使用する安価な検出システムを考案しました。化学エッチングは、金属表面の微細構造を明らかにし、機械学習アルゴリズムは、異なる結晶表面に反射光によって作成されたパターンを見て、「結晶向けマップ」を生成します。この方法では、15分で検査を行うことができ、典型的なEBSDの1/40のみです。タービンブレードや航空サポートなどの重要な部品をすばやく確認するのに適しています。
2。金属顕微鏡の分析
印刷された部品の金属グラフサンプルを作成した後、金属顕微鏡を使用して微細構造を調べます。たとえば、チタン合金で作られた印刷アイテムには、一貫したデュアル相構造が必要です。粗いマルテンサイトまたは層状構造が見える場合、それは熱処理に問題があったことを意味します。特定の航空機エンジンブレードプロジェクトの場合、金属学の研究により、一部の場所には粗い穀物が普通ではないことが示されました。レーザー出力とスキャン速度を変更することにより、粒度を50μm以内に保持しました。
3。x-光線回折（xrd）
XRDは、印刷された部品の位相組成と残留応力を正確に測定できます。たとえば、ニッケル-ベースの高-温度合金で作られた印刷部品の '位相の体積率は、高温での強度に直接影響します。 XRDは、その存在を確実に測定できます。また、残留応力を検出すると、使用中にストレスが放出されたときに部品が曲げたり割れたりするのを防ぐのに役立ちます。
2、内部の欠陥検出：「ブラックボックス」の内部を見る方法
金属印刷部品が失敗する主な理由は、そのような毛穴、亀裂、融合の欠如が本質的な欠陥があるためです。超音波検査とX線撮影テストは、複雑な幾何学的部分を見つけるのに問題がある2つの従来の非-破壊的テスト方法です。マイクロCTと水浸漬超音波スキャン顕微鏡（SAM）は、この課題を解決するための非常に重要なツールになりました。
1。マイクロCT（マイクロCT）
マイクロCTはX -光線を使用して部品を通過し、投影データを収集して3つの-次元モデルを作成します。このモデルは、少なくとも10μmの長さの亀裂と少なくとも5μm幅の毛穴を見つけることができます。医療用インプラントをマイクロCTを採用してチタン合金合金ジョイントカップを見つけ、内部の流れルートが残りのパウダーによってブロックされていることを発見しました。印刷設定を調整する微細-により、閉塞率は12％から0.5％に低下しました。マイクロCTは、壁の厚さなどの幾何学的要因や、5μmの精度で形状を変える部分を評価することもできます。
2。浸漬超音波技術（SAM）を使用したスキャン顕微鏡検査
SAMは、断層インターフェースで超音波波の反射信号を調べることにより、高-周波数超音波トランスデューサー（5MHz - 70MHz）を使用して、すべての方向のすべての部品をスキャンし、高解像度画像を作成します。 3Dプリントされたレーダー部品の検査中、サムは深さ12mm、幅0.3mmの内部亀裂を見つけました。従来の超音波検査は、表面に近い欠陥のみを見つけることができます。
3.レーザー超音波検査（LUT）
LUTはレーザーパルスを使用して超音波波を動かし、センサーから跳ね返る信号を拾うことで障害を見つけます。このアプローチはカップリング剤を必要とせず、湾曲したピースを見つけるのに適しています。航空エンジン燃料ノズルのプロジェクトは、LUT検出を使用して、内部冷却チャネルに0.5mmマイクロ亀裂を見つけました。検出精度は0.1mmでした。
3、幾何学的精度のチェック：デジタルモデルと物理アイテムが同じであることを確認する
金属印刷部品の幾何学的精度は、それらがどれだけうまく適合し、どれだけうまく機能するかに直接的な影響を及ぼします。標準の座標測定機（CMM）は、複雑な表面を見つけるのにあまり上手ではありませんが、3Dスキャンテクノロジーはそれらに触れることなく迅速かつ正確に見つけることができます。
1. 3 d構造化された光でスキャンします
高-精密構造化ライトスキャナー（XTOM-5Mなど）を使用して、異なる角度からポイントクラウドデータを取得し、元のCADモデルと比較してクロマトグラムを作成し、サイズの違いを視覚的に表示します。特定の車のエンジンマウントの3Dスキャンは、検査中に局所的な壁の厚さが0.2mm厚すぎることを示しました。印刷層とサポート構造の厚さを変更することにより、寸法の適格なレートは85％から98％に上昇しました。
2。レーザートラッカーによる測定
レーザートラッカーは、反射されるターゲットボールの空間座標を測定することにより、飛行機フレームなどの巨大な部品の動的精度を見つけることができます。レーザートラッカーは、印刷されているときに宇宙船の構造部分に0.3mmの歪みを発見しました。基板と印刷経路の温度を調整することにより、歪みは0.1mm以内に保持されました。
4、機械的パフォーマンス評価：ラボからサービス環境へのパフォーマンスの確認
標準化されたテストを使用して、引張強度、疲労寿命、衝撃の靭性など、金属印刷部品の機械的品質を確認する必要があります。引張テストと衝撃テストは、物事を評価する一般的な方法ですが、- Situテストテクノロジーでは、パフォーマンスを見るための新しい方法が得られます。
1。引張強度のテスト
ASTM E8標準を満たす標準サンプルを作成し、降伏強度、引張強度、および伸びをテストします。特定のアルミニウム合金印刷部品の引張試験は、320MPaの引張強度と伸長の18％を処理できることを示しました。これは、航空構造部品が必要とするものです。
2。疲労をテストします
回転曲げ疲労試験機を使用して、部品が異なる負荷にかかっているときに長続きする時間を確認します。チタン合金印刷ブレードのストレステストは、その疲労限界が450MPaであり、これは典型的な鍛造ブレードの制限より10％低いことを示しています。材料を疲労の取り扱いを改善するには、高温アイソスタティックプレス（股関節）治療によって内部の欠陥を取り除く必要があります。
3。その場でテストするためのテクノロジー
in - situ引張SEMの組み合わせアプローチは、材料が伸びているときに亀裂がどのようにリアルタイムで始まり、広がるかを見ることができます。ニッケル-ベースの合金印刷部のin situテストでは、亀裂が融合していない領域で始まる傾向があることが示されました。印刷設定の調整により、微妙な-では、未使用の障害の数が80％削減され、疲労寿命が3倍になりました。
5、融合アプリケーションで検出技術を使用して、品質を閉じた-ループ制御システムを構築する
金属印刷部品の品質チェックは、デザインから印刷、-処理まで、プロセスのすべてのステップで発生する必要があります。たとえば、特定の飛行機エンジンの燃焼室のテスト計画は次のとおりです。
印刷する前に、粉末粒子サイズアナライザー（Malvern Mastersizer 3000など）を使用して、粉末粒子サイズの分布を見つけ、D50が45〜60μmであることを確認してください。
印刷：LUTを使用して、溶融プールの状態をリアルタイムで監視し、レーザーパワーを変更して多孔性を避けます。
マイクロCTは、内部の欠陥、3Dスキャンチェックの幾何学的精度、および印刷後の機械的特性をチェックする引張テストを見つけます。
サービスの前：腐食テストと高-温度持久力テストを行い、部品が極端な条件でうまく機能することを確認します。