金属3Dプリント後の品質検査はどのように行うのですか？

一、非破壊検査技術-: 物事を外側から見て内部の欠陥を見つける
金属 3D プリントの品質をチェックする主な方法は、アイテムの構造に影響を与えることなく内部欠陥を見つけることができる非破壊検査 (NDT) によるものです。-明確な検出原理に基づいて、最も一般的なテクノロジーは 4 つのグループに分類できます。
1. マイクロ CT、または産業用コンピューター断層撮影
マイクロ CT は、X 線を使用して部品を通過し、複数の角度からデータを取得します。{0}コンピュータによって再構成された後、マイクロメートルの解像度で欠陥を見つけることができる 3 次元断層撮影画像が作成されます。- 450kV X-線源を備えたマイクロCTシステムは、アルミニウム合金シリンダーヘッド内の直径0.02mmの細孔を見つけ、気孔率や亀裂の長さなどを測定できます。その主な利点は次のとおりです。
全次元検査: 部品の内部欠陥 (亀裂や細孔など) と外部の幾何学的異常 (肉厚や変形など) の両方を同時に検出できます。
高精度の定量化：3D再構成技術により、欠陥のサイズ、位置、分布密度を正確に推定できます。
-非接触操作: 精密部品を再び傷つけることはありません。
2. 放射線検査（RT）
「金属材料の非破壊検査 - 放射線透過検査」に関する GB/T 35351 規格によると、放射線透過検査では、X 線またはガンマ線が部品を通過する様子の変化を観察することで内部欠陥を発見します。-たとえば、チタン合金の航空機ブレードを検査する際、X 線検査では層間の非融着の問題を発見し、画質インジケーター (IQI) を使用して検出感度を測定できます。{4}}次のようないくつかの問題があります。
透過能力の制限: タングステン合金などの高密度材料には、高エネルギー放射線源が必要です。{{1}
2 次元イメージングの制限-: 投影が重なると、複雑な構造部品の問題が隠れてしまう可能性があります。
3. 音波を用いた試験（UT）
超音波検査では、高周波の音波が反射して部品を通過する仕組みを利用して、亀裂や介在物などの表面近くの欠陥を見つけます。{0}{1}{1}たとえば、フェーズド アレイ超音波技術 (PAUT) は、複数要素のプローブを使用して 316L ステンレス鋼の金型の欠陥を迅速に見つけて写真に撮ることができます。{4}その特徴の一部は次のとおりです。
非常に敏感: 数ミクロンの小さな亀裂を見つけることができます。
方向依存性: プローブの角度は部品の形状に合わせて適切に設定する必要があります。
4. レーザー超音波 (LUT) によるテスト
LUT はレーザー パルスを使用して部品の表面上で応力波を動かし、音波が部品を通過する様子を観察することで欠陥を見つけます。南洋理工大学のチームは、チタン合金部品の亀裂を0.1mmの解像度で15分で発見できるレーザー超音波システムを構築した。この方法は、オンラインで難しい曲面部品を見つけるのに適しています。
2、微細構造から巨視的形状に至るまでの表面品質の検査
金属 3D プリント製品の表面品質は、製品の寿命と耐腐食性に直接影響します。表面検査では次の寸法を確認する必要があります。
1. 表面粗さの測定
部品の表面形状の算術平均偏差 (Ra) を求めるには、MarSurf シリーズなどの表面粗さ計を使用します。たとえば、SLM 法で製造された Ti6Al4V チタン合金部品の表面 Ra 値は、通常 6 ～ 10 μm です。航空規格を満たすためには、電解研磨によりこの値を0.8μm以下に下げる必要があります。
2. 微細構造の解析
走査型電子顕微鏡 (SEM) を使用して、部品の粒子構造、相組成、欠陥形態を観察します。熱間静水圧プレス (HIP) ではアルミニウム合金の物体の形状を変えることができ、SEM 写真でこれを実証できます。
3. 化学組成のテスト
破片中にどのような化学物質が含まれているかを調べるには、蛍光 X- 線分析計 (XRF) または誘導結合プラズマ質量分析計 (ICP-MS) を使用します。たとえば、ASTM F3001 規格を満たすために 3D プリントされたニッケル基高温合金の Cr、Co、W、およびその他の元素の含有量偏差をチェックします。--
3、機械的性能のテスト: 部品がどれだけの重量に耐えられるかを確認します。
金属 3D プリントされたオブジェクトの機械的品質を検証して、水準に達していることを確認することが重要です。
1. 引張強さの試験
GB/T 228.1 規格では、部品の引張強さ (Rm)、降伏強さ (Rp0.2)、および伸び (A) をチェックするために万能試験機を使用することが規定されています。例えば、SLM法で作られた17-4PHステンレス鋼部品のRmは1000MPa以上でなければなりません。
2. 疲労度のテスト
R-R 試験機などの回転曲げ疲労試験機を使用して、部品が周期的ひずみを受けたときにどのくらい持続するかを確認します。たとえば、航空用ファスナーは 10 サイクルの負荷試験を受ける必要があり、亀裂の伝播速度は 1 × 10-6 mm/サイクル未満である必要があります。
3. 硬さの試験
ビッカース硬度計 (HV) またはロックウェル硬度計 (HRC) を使用して、品物の表面の硬さを調べることができます。たとえば、タービンブレードには、DMLS 技術で印刷した場合の HV 値が 450 ～ 500 のインコネル 718 製の部品が必要です。
4、業界の実践: 標準化とインテリジェンスの傾向
1. 国家標準制度の構築
2025 年 9 月に発効した 3D プリンティングの 3 つの国家規格 (GB/T 35351-2025、GB/T 45675-2025、および GB/T 45667-2025) により、業界は品質を判断する単一の方法を得ることができます。たとえば、GB/T 45675 には、SLM 部品の表面粗さを評価する方法が記載されており、Ra 値の検出再現性誤差が 5% 以下であることが要求されています。
2. スマート検出技術の利用
機械学習と人工知能の使用により、検出がより効率的になりました。たとえば、南洋理工大学は、チタン合金部品の微細構造評価をわずか 15 分で完了でき、コストは SEM 法のわずか 10 分の 1 で済む、光学画像-ベースの結晶方位解析システムを作成しました。
3.全工程の品質管理
大手企業は、「デザイン印刷テストのフィードバック」のためのクローズド ループ システムを確立しています。{0}たとえば、GE Aviation は、SLM 機器に現場モニタリング システムを追加しました。-これにより、レーザー強度とスキャン速度をリアルタイムで変更できるようになり、コンポーネントの故障率が 8% から 0.5% 未満に低下しました。