จะทำการตรวจสอบคุณภาพหลังการพิมพ์โลหะ 3D ได้อย่างไร

一 เทคโนโลยีการทดสอบแบบไม่ทำลาย-: มองสิ่งต่างๆ จากภายนอกเพื่อค้นหาข้อบกพร่องภายใน
วิธีหลักในการตรวจสอบคุณภาพของการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะคือโดย-การทดสอบแบบไม่ทำลาย (NDT) ซึ่งสามารถค้นหาข้อบกพร่องภายในได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างของรายการ ตามหลักการตรวจจับที่แตกต่างกัน เทคโนโลยีทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสี่กลุ่ม:
1. Micro CT หรือเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ทางอุตสาหกรรม
Micro CT ใช้รังสีเอกซ์-เพื่อส่องผ่านส่วนต่างๆ และรับข้อมูลจากหลายมุม หลังจากถูกสร้างขึ้นใหม่ด้วยคอมพิวเตอร์ มันจะสร้างภาพเอกซเรย์สามมิติ-ที่สามารถค้นหาข้อบกพร่องได้ด้วยความละเอียดไมโครเมตร ระบบ Micro CT ที่มีแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ 450kV- สามารถค้นหารูพรุนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.02 มม. ภายในฝาสูบอะลูมิเนียมอัลลอยด์ และวัดสิ่งต่างๆ เช่น ความพรุนและความยาวของรอยแตกร้าว ประโยชน์หลักคือ:
การตรวจสอบมิติเต็มรูปแบบ: สามารถค้นหาทั้งข้อบกพร่องภายใน (เช่น รอยแตกและรูพรุน) และความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิตภายนอก (เช่น ความหนาของผนังและการเสียรูป) ในชิ้นส่วนต่างๆ ในเวลาเดียวกัน
การหาปริมาณที่มีความแม่นยำสูง: เทคโนโลยีการสร้างใหม่ 3 มิติสามารถประมาณขนาด ตำแหน่ง และความหนาแน่นของการกระจายของข้อบกพร่องได้อย่างถูกต้อง
การทำงานแบบไม่สัมผัส-: อย่าทำร้ายชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำอีก
2. การตรวจด้วยรังสี (RT)
ตามมาตรฐาน GB/T 35351 สำหรับ "การทดสอบแบบไม่ทำลายของวัสดุโลหะ - การทดสอบด้วยภาพรังสี" การทดสอบด้วยภาพรังสีจะค้นหาข้อบกพร่องภายในโดยการดูการเปลี่ยนแปลงของวิธีที่รังสี X- หรือรังสีแกมมาผ่านผ่านส่วนต่างๆ ตัวอย่างเช่น ขณะตรวจสอบใบพัดการบินโลหะผสมไทเทเนียม การทดสอบด้วยภาพเอ็กซ์เรย์สามารถค้นหาปัญหาการไม่เกิดการฟิวชั่นระหว่างชั้น- และวัดความไวในการตรวจจับโดยใช้ตัวบ่งชี้คุณภาพของภาพ (IQI) มันมีปัญหาบางอย่างเช่น:
ข้อจำกัดของความสามารถในการเจาะทะลุ: วัสดุที่มีความหนาแน่นสูง- เช่น โลหะผสมทังสเตน ต้องการ-แหล่งกำเนิดรังสีพลังงานสูง
ข้อจำกัดของการถ่ายภาพสอง-: การฉายภาพที่ทับซ้อนกันสามารถซ่อนปัญหาในส่วนโครงสร้างที่ซับซ้อนได้
3. การทดสอบโดยใช้คลื่นเสียง (UT)
การทดสอบอัลตราโซนิกใช้วิธีที่-คลื่นเสียงความถี่สูงกระเด็นและเดินทางผ่านส่วนต่างๆ เพื่อค้นหาข้อบกพร่องที่พื้นผิว- เช่น รอยแตกร้าวและรอยตำหนิ ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีอัลตราโซนิกแบบ Phased Array (PAUT) อาจค้นหาและถ่ายภาพข้อบกพร่องในแม่พิมพ์สแตนเลส 316L ได้อย่างรวดเร็วโดยใช้หัววัดแบบหลาย-องค์ประกอบ ลักษณะบางประการคือ:
ละเอียดอ่อนมาก: สามารถพบรอยแตกที่มีขนาดเล็กเพียงไม่กี่ไมครอน
การพึ่งพาทิศทาง: ต้องตั้งค่ามุมของโพรบให้เหมาะสมกับรูปทรงของชิ้นส่วน
4. การทดสอบด้วยเลเซอร์อัลตราโซนิก (LUT)
LUT ใช้พัลส์เลเซอร์เพื่อทำให้คลื่นความเครียดเคลื่อนที่บนพื้นผิวของชิ้นส่วน และค้นหาข้อบกพร่องโดยการดูว่าคลื่นเสียงเคลื่อนที่ผ่านชิ้นส่วนเหล่านั้นอย่างไร ทีมงานมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยางได้สร้างระบบเลเซอร์อัลตราโซนิคที่สามารถค้นหารอยแตกในชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียมได้ภายใน 15 นาทีด้วยความละเอียด 0.1 มม. วิธีนี้เหมาะสำหรับการค้นหาส่วนโค้งที่ยากทางออนไลน์
2, การตรวจสอบคุณภาพของพื้นผิวตั้งแต่โครงสร้างจุลภาคไปจนถึงรูปร่างขนาดมหภาค
คุณภาพพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ที่พิมพ์ด้วยโลหะ 3 มิติมีผลกระทบโดยตรงต่ออายุการใช้งานและความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเพียงใด ควรตรวจสอบขนาดต่อไปนี้ระหว่างการตรวจสอบพื้นผิว:
1. การวัดความหยาบของพื้นผิว
หากต้องการค้นหาค่าเบี่ยงเบนเฉลี่ยเลขคณิต (Ra) ของโปรไฟล์พื้นผิวของชิ้นส่วน ให้ใช้เครื่องวัดความหยาบพื้นผิวเช่นซีรีส์ MarSurf ตัวอย่างเช่น ค่า Ra พื้นผิวของชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียม Ti6Al4V ที่สร้างโดยวิธี SLM โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 6 ถึง 10 μm เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการบิน ค่านี้จะต้องลดลงเหลือน้อยกว่า 0.8 μm โดยใช้การขัดเงาด้วยไฟฟ้า
2. การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค
ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) เพื่อดูโครงสร้างเกรนของชิ้นส่วน องค์ประกอบเฟส และสัณฐานวิทยาของข้อบกพร่อง การกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อน (HIP) สามารถเปลี่ยนรูปร่างของวัตถุโลหะผสมอะลูมิเนียม และภาพถ่าย SEM ก็สามารถแสดงให้เห็นสิ่งนี้ได้
3. ทดสอบการแต่งหน้าด้วยสารเคมี
หากต้องการทราบว่ามีสารเคมีอะไรบ้างในชิ้นส่วน ให้ใช้เครื่องเอ็กซ์-เรย์ฟลูออเรสเซนซ์สเปกโตรมิเตอร์ (XRF) หรือเครื่องสเปกโตรมิเตอร์พลาสมาแบบเหนี่ยวนำคู่ (ICP-MS) ตัวอย่างเช่น การตรวจสอบค่าเบี่ยงเบนเนื้อหาของ Cr, Co, W และองค์ประกอบอื่นๆ ในโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงที่มีนิกเกิล-เป็น- ซึ่งได้รับการพิมพ์แบบ 3 มิติเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐาน ASTM F3001
3 การทดสอบสมรรถนะทางกล: ตรวจสอบน้ำหนักของชิ้นส่วนที่สามารถรับน้ำหนักได้
สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบคุณภาพทางกลของวัตถุที่พิมพ์ด้วยโลหะ 3 มิติ เพื่อให้แน่ใจว่ามีคุณภาพเทียบเท่า:
1. ทดสอบความต้านทานแรงดึง
มาตรฐาน GB/T 228.1 ระบุว่าต้องใช้เครื่องทดสอบอเนกประสงค์เพื่อตรวจสอบความต้านทานแรงดึง (Rm) ความต้านแรงดึงของชิ้นส่วน (Rp0.2) และการยืดตัว (A) ตัวอย่างเช่น Rm ของชิ้นส่วนสแตนเลส 17-4PH ที่ผลิตด้วยวิธี SLM จะต้องมีค่า 1000MPa หรือสูงกว่า
2. ทดสอบความเหนื่อยล้า
ใช้เครื่องทดสอบความล้าแบบโค้งงอแบบหมุน เช่น เครื่องทดสอบ R-R เพื่อดูว่าชิ้นส่วนมีอายุการใช้งานนานเท่าใดเมื่ออยู่ภายใต้ความเครียดแบบวน ตัวอย่างเช่น ตัวยึดสำหรับการบินจะต้องผ่านการทดสอบการรับน้ำหนัก 10 รอบ และอัตราการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวจะต้องน้อยกว่า 1 × 10⁻⁶ มม./รอบ
3. การทดสอบความแข็ง
คุณสามารถใช้เครื่องทดสอบความแข็ง Vickers (HV) หรือเครื่องทดสอบความแข็ง Rockwell (HRC) เพื่อดูว่าพื้นผิวของสิ่งของมีความแข็งเพียงใด ตัวอย่างเช่น ใบพัดกังหันจำเป็นต้องมีชิ้นส่วนที่ทำจาก Inconel 718 ซึ่งมีค่า HV 450–500 เมื่อพิมพ์ด้วยเทคโนโลยี DMLS
4 แนวปฏิบัติทางอุตสาหกรรม: แนวโน้มในการกำหนดมาตรฐานและความฉลาด
1. การสร้างระบบมาตรฐานระดับประเทศ
มาตรฐานแห่งชาติสามประการสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 และ GB/T 45667-2025) ที่มีผลบังคับใช้ในเดือนกันยายน 2025 ทำให้อุตสาหกรรมมีวิธีเดียวในการตัดสินคุณภาพ ตัวอย่างเช่น GB/T 45675 กล่าวถึงวิธีประเมินความหยาบพื้นผิวของชิ้นส่วน SLM และกำหนดให้ข้อผิดพลาดในการตรวจจับค่า Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 5%
2. การใช้เทคโนโลยีการตรวจจับอัจฉริยะ
การใช้การเรียนรู้ของเครื่องและปัญญาประดิษฐ์ทำให้การตรวจจับมีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่างเช่น มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยางได้สร้างระบบการวิเคราะห์การวางแนวคริสตัลด้วยการถ่ายภาพด้วยแสง- ซึ่งสามารถเสร็จสิ้นการประเมินโครงสร้างจุลภาคของชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียมในเวลาเพียง 15 นาที และมีค่าใช้จ่ายเพียง 1/10 ของวิธี SEM
3. การควบคุมคุณภาพสำหรับกระบวนการทั้งหมด
บริษัทชั้นนำได้จัดตั้งระบบวงปิด-สำหรับ "ผลตอบรับการทดสอบการออกแบบการพิมพ์" ตัวอย่างเช่น GE Aviation ได้เพิ่ม-ระบบตรวจสอบนอกสถานที่ให้กับอุปกรณ์ SLM ช่วยให้เปลี่ยนความเข้มของเลเซอร์และความเร็วในการสแกนได้แบบเรียลไทม์ ซึ่งทำให้อัตราความล้มเหลวของส่วนประกอบลดลงจาก 8% เหลือน้อยกว่า 0.5%