Hvordan udfører man kvalitetsinspektion efter metal 3D-print?

一, Ikke-destruktiv testteknologi: se på tingene udefra for at finde interne fejl
Den vigtigste måde at kontrollere kvaliteten af ​​metal 3D-print på er ved ikke-destruktiv test (NDT), som kan finde interne fejl uden at påvirke varens struktur. Baseret på forskellige detektionsprincipper kan de mest almindelige teknologier opdeles i fire grupper:
1. Micro CT, eller industriel computertomografi
Micro CT anvender røntgenstråler til at gå gennem dele og hente data fra flere vinkler. Efter at være blevet rekonstrueret af en computer, skaber den tre-dimensionelle tomografiske billeder, der kan finde defekter med en opløsning på mikrometer. Et Micro CT-system med en røntgenkilde på 450 kV- kan finde porer med en diameter på 0,02 mm inde i et cylinderhoved af aluminiumslegering og måle ting som porøsitet og revnelængde. Dens vigtigste fordele er:
Fulddimensionel inspektion: kan finde både indvendige fejl (som revner og porer) og ydre geometriske aberrationer (som vægtykkelse og deformation) i dele på samme tid.
Kvantificering med høj nøjagtighed: 3D-rekonstruktionsteknologi kan korrekt estimere størrelsen, placeringen og distributionstætheden af ​​fejl.
Berøringsfri-drift: Skad ikke præcisionsdele igen.
2. Radiografisk testning (RT)
I henhold til GB/T 35351-standarden for "Non-destructive Testing of Metallic Materials - Radiographic Testing" finder radiografisk test interne fejl ved at se på ændringerne i, hvordan røntgenstråler eller gammastråler passerer gennem dele. For eksempel, mens man kontrollerer titanlegeringer til luftfartsvinger, kan radiografisk test finde interlayer non-fusionsproblemer og måle detektionsfølsomhed ved hjælp af billedkvalitetsindikatorer (IQI). Det har nogle problemer, såsom:
Begrænsning af gennemtrængningsevne: Materialer med høj-densitet, som wolframlegeringer, har brug for høj-energistrålingskilder;
Begrænsninger ved to-dimensionel billeddannelse: Overlappende projektioner kan skjule problemer i komplicerede strukturelle dele.
3. Test ved hjælp af lydbølger (UT)
Ultralydstestning bruger den måde, høj-lydbølger hopper af og bevæger sig gennem dele for at finde nær-overfladefejl som revner og indeslutninger. For eksempel kan PAUT (phased array ultrasonic technology) hurtigt finde og fotografere fejl i 316L rustfri stålforme ved hjælp af prober med flere-elementer. Nogle af dens egenskaber er:
Meget følsom: kan finde revner så små som et par mikrometer;
Retningsafhængig afhængighed: Vinklen på sonden skal indstilles lige til delens geometri.
4. Test med Laser Ultrasonic (LUT)
LUT anvender laserimpulser til at få stressbølger til at bevæge sig på overfladen af ​​dele og finder fejl ved at se på, hvordan lydbølger bevæger sig gennem dem. Nanyang Technological University-teamet byggede et laser-ultralydssystem, der kan finde revner i titanlegeringsdele på 15 minutter med en opløsning på 0,1 mm. Denne metode er god til at finde svære buede dele online.
2, Kontrol af kvaliteten af ​​overfladen, fra mikrostrukturen til den makroskopiske form
Overfladekvaliteten af ​​3D-printede metalprodukter har direkte indflydelse på, hvor længe de holder, og hvor godt de modstår korrosion. Følgende dimensioner bør kontrolleres ved overfladeinspektion:
1. Måling af overfladens ruhed
For at finde den aritmetiske middelafvigelse (Ra) af delens overfladeprofil skal du bruge en overfladeruhedsmåler som MarSurf-serien. For eksempel er overflade Ra-værdien af ​​Ti6Al4V titanlegeringsdele fremstillet ved SLM-metoden normalt mellem 6 og 10 μm. For at opfylde luftfartsstandarder skal denne værdi sænkes til mindre end 0,8 μm ved hjælp af elektrolytisk polering.
2. Analyse af mikrostrukturen
Brug scanningselektronmikroskopi (SEM) til at se på delenes kornstruktur, fasesammensætning og defektmorfologi. Varm isostatisk presning (HIP) kan ændre formen på genstande af aluminiumslegering, og SEM-fotos kan demonstrere dette.
3. Test af den kemiske makeup
For at finde ud af, hvilke kemikalier der er i stykkerne, skal du bruge et røntgenfluorescensspektrometer (XRF) eller et induktivt koblet plasmamassespektrometer (ICP-MS). For eksempel kontrol af indholdsafvigelsen af ​​Cr, Co, W og andre elementer i nikkel-baserede høj-temperaturlegeringer, der er blevet 3D-printet for at sikre, at de opfylder ASTM F3001-standarden.
3, Test af mekanisk ydeevne: kontrol af, hvor meget vægt dele kan holde
Det er vigtigt at verificere de mekaniske kvaliteter af 3D-printede metalobjekter for at sikre, at de er på niveau:
1. Test for trækstyrke
GB/T 228.1-standarden siger, at man skal bruge en universel testmaskine til at kontrollere delenes trækstyrke (Rm), flydespænding (Rp0,2) og forlængelse (A). For eksempel skal Rm for 17-4PH rustfri ståldele fremstillet med SLM-metoden være 1000 MPa eller højere.
2. Test for træthed
Brug en roterende bøjningstræthedstestmaskine, som en R-R-testmaskine, for at se, hvor længe dele holder, når de er under cyklisk belastning. For eksempel skal fastgørelsesanordninger til fly gennem 10 cyklusser med belastningstest, og revneudbredelseshastigheden skal være mindre end 1 × 10⁻⁶ mm/cyklus.
3. Test for hårdhed
Du kan bruge en Vickers hårdhedstester (HV) eller en Rockwell hårdhedstester (HRC) til at finde ud af, hvor hård overfladen af ​​emner er. For eksempel har turbinevinger brug for stykker lavet af Inconel 718, der har en HV-værdi på 450–500, når de udskrives med DMLS-teknologi.
4, Branchepraksis: Tendenser inden for standardisering og intelligens
1. Opbygning af et nationalt standardsystem
De tre nationale standarder for 3D-print (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 og GB/T 45667-2025), der trådte i kraft i september 2025, giver industrien en enkelt måde at bedømme kvaliteten på. For eksempel angiver GB/T 45675, hvordan man vurderer overfladeruheden af ​​SLM-dele og kræver, at Ra-værdidetektionens repeterbarhedsfejl er mindre end eller lig med 5 %.
2. Brug af intelligente detektionsteknologier
Brugen af ​​maskinlæring og kunstig intelligens gør detektion mere effektiv. For eksempel skabte Nanyang Technological University et optisk billeddannende-baseret krystalorienteringsanalysesystem, der kan afslutte mikrostrukturevalueringen af ​​titanlegeringsdele på kun 15 minutter og koster kun 1/10 af SEM-metoden.
3. Kvalitetskontrol for hele processen
Førende virksomheder har oprettet et lukket-sløjfesystem til "design printing test feedback." GE Aviation har f.eks. tilføjet et-in-situ-overvågningssystem til sit SLM-udstyr. Dette lader dem ændre laserintensiteten og scanningshastigheden i realtid, hvilket har sænket fejlfrekvensen for komponenter fra 8 % til mindre end 0,5 %.