1. Den unike naturen ved å lage energiutstyr gjør kvalitetskontroll viktigere.
Det er tre hovedting som gjør energiutstyr vanskelig. For det første har materialene svært ekstreme egenskaper. For eksempel må gassturbinblader kunne håndtere temperaturer på 1500 grader og stress på 300 MPa. For det andre er strukturene svært kompliserte. For eksempel har dampgeneratoren i et kjernekraftverk titusenvis av fine rør. For det tredje har tjenestemiljøet blitt tøffere. For eksempel må offshore vindkraftutstyr kunne tåle salttåkekorrosjon og tyfonskader. Disse egenskapene gjør kvalitetskontroll i 3D-utskrift av metall tre ganger så vanskelig:
Kontroll av stabiliteten til materialegenskaper: Under tøffe arbeidsforhold må de trykte delene ikke svikte på måter som kryp og utmattelsesbrudd. Gassturbinblader laget med Inconel 718 nikkel-basert legering trenger for eksempel varm isostatisk pressing (HIP) behandling for å kvitte seg med indre porer og få bladene til å vare mer enn dobbelt så lenge som vanlige støpegods.
Geometrisk presisjon lukket-sløyfekontroll: For presise deler som styrestangens drivmekanismer i kjernekraftreaktorer, må størrelsestoleransene holdes innenfor ± 0,05 mm. Ett selskap har lagt til et laserinterferometrimålesystem til SLM-utstyret sitt slik at det kan fikse feil i form og posisjon i sanntid under utskrift. Dette har hevet kvalifiseringsraten for den avgjørende dimensjonen fra 82 % til 97 %.
Fullstendig dekning av å finne feil: Teknologien bak industriell CT-skanning kan finne mikrohullfeil med en diameter på 0,02 mm eller større og lage 3D-modeller av trykte produkter. Et selskap som lager vindkraftutstyr satte opp en defektdatabase og brukte maskinlæringsalgoritmer for smart å se på CT-bilder. Dette kuttet tiden det tar å finne defekter fra 4 timer til 20 minutter.
2. Hele prosessens kvalitetskontrollsystems fire pilarer
(1) Kontroll av materiell ytelse ved kilden
Tre kontroller av kvaliteten på pulveret: Sett opp et system for å administrere partier med pulver slik at du kan teste den kjemiske sammensetningen (ved hjelp av ICP-AES-deteksjon), partikkelstørrelsesfordelingen (ved hjelp av laserdiffraksjonsmetoden) og flytbarheten (ved hjelp av en Hall-strømmåler) på hver batch av metallpulver. Et selskap som lager energiutstyr sier at D50-partikkelstørrelsen på 316L rustfritt stålpulver skal være mellom 25 og 35 μm, Hall-strømningshastigheten skal være mindre enn eller lik 25s/50g, og oksygeninnholdet bør være mindre enn eller lik 0,05%.
Bygge en materialdatabase: Lag en prosessparameterdatabase med 12 legeringer som ofte brukes på energiområdet. Denne databasen bør inneholde viktig informasjon som formen på smeltebassenget og sannsynligheten for at forskjellige pulverpartier sfæroidiserer ved visse energitettheter. For eksempel avslører databasen at den beste tettheten (99,2%) og strekkfastheten (320MPa) for AlSi10Mg-aluminiumslegeringen kan nås med en lasereffekt på 350W og en skannehastighet på 1200mm/s.
(2) Kontroll av utskriftsprosessen i sanntid
Simulering av interaksjon mellom flere fysiske felt: Vi bruker ANSYS Workbench-programvare for å gjøre termiske mekaniske koblingssimuleringer på utskriftsprosessen og finne ut hvordan restspenningen vil bli spredt ut. Et selskap som lager kjernekraftutstyr brukte simuleringsoptimalisering for å endre utskriftsretningen fra Z--aksen til en vinkel på 45 grader. Dette kuttet Z--aksens krympehastighet fra 0,8 % til 0,3 % og gjorde avskallingsproblemer mellom lag mye mindre vanlige.
Bruk av et kontrollsystem med lukket-sløyfe: Sett et infrarødt termometer og et overvåkingskamera for smeltebasseng i SLM-utstyr slik at det kan gi deg sanntidsinformasjon om størrelsen (feil ± 10 μ m) og temperatur (feil ± 5 grader) til smeltebassenget. Hvis smeltebassengets bredde går over den forhåndsbestemte verdien med 15 %, endrer systemet automatisk lasereffekten og skannehastigheten for å holde smeltebassenget stabilt.
(3) Nøyaktig kontroll over etter-behandlingsteknologi
Optimalisering av varmebehandlingsprosessen: En to--glødeprosedyre er utviklet for trykte deler av Ti6Al4V titanlegering. Det første trinnet er å endre fasen ved 920 grader i 2 timer. Det andre trinnet er å avgrense +-fasestrukturen ved 730 grader i 4 timer. De trykte delenes utmattelsesstyrke økte med 40 % etter denne behandlingen, og nådde 680 MPa.
Integrering av overflatemodifikasjonsteknologi: Mikrobueoksidasjonsteknikk (MAO) lager et 50 μm tykt keramisk belegg på overflaten av deler som sannsynligvis vil korrodere, inkludert girkasselagre for offshore vindturbiner. Dette øker varigheten de kan motstå saltspraykorrosjon fra 500 timer til over 2000 timer.
(4) Smart forbedring av kvalitetskontrollen
En blanding av ikke-destruktive testteknologier: Sett opp et tre-testingssystem som inkluderer "industriell CT, ultralydfasematrise og virvelstrømtesting." Bruk først industriell CT (oppløsning 10 m) for å skanne hele gassturbinens forbrenningskammer, som er 200 mm i diameter. Bruk deretter ultrasonisk faset array-fintesting (oppløsning 0,1 mm) for å sjekke eventuelle områder som ser mistenkelige ut. Til slutt, bruk virvelstrømtesting for å se etter sprekker på overflaten.
Slik bruker du digital tvillingteknologi: Lag digitale kopier av trykte deler og hold oversikt over hvordan det går med dem i sanntid. Et spesifikt selskap har lagt til en prediksjonsalgoritme for utmattelsesliv til sin digitale tvillingmodell. Dette kan gi en 6-måneders tidlig varsel om visse risikoer for sammenbrudd av utstyr og redusere uplanlagt nedetid med 65 %.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-airplane-engine-stand.html