Wie kann festgestellt werden, ob 3D-gedruckte Metallteile vollständig entpulvert wurden?

一,Das Pulver, das von 3D-gedruckten Metallteilen übrig bleibt, hat versteckte und kumulative Eigenschaften. Bei komplizierten Strömungskanalkonstruktionen kann sich Pulver in „Pulververriegelungszonen“ an Stellen ansammeln, an denen man es nicht sehen kann, wie zum Beispiel an der Osseointegrationsschnittstelle von Hüftpfannen aus Titanlegierung. Wenn das übrig gebliebene Pulver dicker als 0,1 mm ist, wird es für den Knochen deutlich schwieriger, sich zu integrieren. Noch gefährlicher ist, dass sich Aluminiumlegierungspulver aufspalten kann, wenn es unter Hochtemperaturbedingungen mit Wasserstoff in Kontakt kommt. Im Brennraum eines bestimmten Flugzeugtriebwerks können Pulverreste bei Heißtests zu lokalen Überhitzungen führen, die zu Strukturverformungen führen können. Diese Beispiele zeigen, dass das Auffinden von Pulverrückständen Teil des gesamten Design-, Druck- und Nachbearbeitungsprozesses sein muss.
2, Ein System für mehrdimensionale Erkennungstechnologien
1. Möglichkeiten, Dinge im großen Maßstab zu finden
Visuelle Inspektion: gut für offene Strukturabschnitte, um Veränderungen im Oberflächenglanz bei intensiver Lichteinwirkung zu beobachten. Befindet sich beispielsweise Pulver auf der Oberfläche eines nicht gereinigten Edelstahl-Zwischenkörperfusionsgeräts, sieht es neblig aus.
Druckprüfung: Verwenden Sie einen Durchflussmesser, um die Leckagerate im Auge zu behalten, während Sie 0,5 MPa Druckluft an den Kühlkanal anlegen. Für einen bestimmten Turbinenschaufeltyp ist der Standard für die Erkennung eine Leckrate von weniger als oder gleich 0,1 l/min.
2. Technologie zur Erkennung von Dingen auf mikroskopischer Ebene
CT-Scanning für die Industrie: Es können dreidimensionale Bilder mit einer Auflösung von 0,01 mm aufgenommen werden. Bei der Überprüfung einer bestimmten Kraftstoffeinspritzdüse eines Flugzeugtriebwerks wurde festgestellt, dass beim CT-Scannen möglicherweise Pulveragglomerate mit einer Dicke von 0,05 mm gefunden werden, die bei der Röntgendurchleuchtung nicht erkennbar sind.
Mithilfe der Rasterelektronenmikroskopie (SEM) können in Verbindung mit der energiedispersiven Spektroskopie (EDS) möglicherweise Pulverpartikel mit einer Größe von nur wenigen Mikrometern gefunden und deren chemische Zusammensetzung untersucht werden. Bei der Untersuchung von Gelenkprothesen aus einer Kobalt-Chrom-Legierung stellte SEM fest, dass der Sauerstoffgehalt des übrig gebliebenen Pulvers 300 % höher war als der des Grundmaterials.
3. Prüfung der körperlichen Leistungsfähigkeit
Wärmeleitfähigkeitstest: Das zurückbleibende Pulver verringert die Wärmeleitfähigkeit des Materials. Die Testergebnisse für einen Heizkörper aus Aluminiumlegierung zeigen, dass die Wärmeleitfähigkeit mit jedem Anstieg der Restrate um 1 % um 2,3 % abnimmt.
Prüfung mit Ultraschall: Diese Methode bietet eine Empfindlichkeit von 92 % beim Auffinden von Pulveragglomerationen bei der Prüfung von Halterungen aus Titanlegierungen, indem sie den Schallgeschwindigkeitsdämpfungskoeffizienten verwendet, um interne Fehler zu finden.
3. Prozesse verbessern und Probleme stoppen, bevor sie auftreten
1. Prävention während der Designphase
Verbesserung des Pulveraustragswegs: Mithilfe eines Strömungssimulationsdesigns wird ein sich verjüngender Strömungskanal geschaffen, der das Pulver aufgrund der Schwerkraft auf natürliche Weise ausströmen lässt. Das Optimierungsbeispiel einer bestimmten Brennkammer eines Flugzeugmotors zeigt, dass eine Änderung des Winkels des Strömungskanals von 60 Grad auf 45 Grad die Reinigung des Pulvers um 40 % effektiver machen kann.
Design für durchsichtiges Pulver: Halten Sie an wichtigen Stellen Pulverreinigungsporen mit einem Durchmesser von mehr als 0,8 mm bereit. Durch die Designänderung bei einem bestimmten orthopädischen Implantat konnte die Zeit, die für die manuelle Reinigung des Pulvers benötigt wird, von 120 Minuten auf 15 Minuten verkürzt werden.
2. Kontrolle der Druckparameter
Optimierung der Schichtdicke: Eine Änderung der Schichtdicke von 50 μm auf 30 μm kann helfen, Pulverbrückenbildung zu verhindern. Ein Test zum Drucken eines bestimmten Modells einer Raketentriebwerksdüse zeigte, dass der Dünnschichtdruck die verbleibende Pulvermenge um 65 % reduziert.
Bessere Stützstruktur: Die Verwendung einer Punktmatrix-Stütze anstelle einer massiven Stütze reduziert das Stützvolumen einer bestimmten Turbinenschaufel um 70 % und erleichtert die Reinigung des Pulvers um 50 %.
3. Neue Ideen in Post--Technologien
Bi-direktionaler Inertgaseinfluss: Durch Änderung der Richtung des Gasflusses bei einem Druck von 0,6 MPa ergab der Pulverreinigungstest eines bestimmten Luft- und Raumfahrtventilgehäuses, dass diese Methode die Restrate von 3,2 % auf 0,5 % senkte.
Hilfe bei Ultraschallvibrationen: Ultraschallvibrationen mit 20 kHz können die Bindung zwischen Pulver und Substrat um 60 % schwächen und die Zeit, die zum Reinigen des Pulvers benötigt wird, auf ein -Fünftel der früheren Zeit verkürzen.
4, Standards für die Industrie und Qualitätskontrolle
1. Das internationale Standardsystem ASTM F3303. In medizinischen Implantaten sollten nicht mehr als 0,5 mg/cm² Pulver übrig bleiben. CT-Scanning und Lösungsmittelextraktion sind zwei Möglichkeiten, dies herauszufinden.
ISO/ASTM 52921: Für Luft- und Raumfahrtteile muss die Qualifikationsrate für die Pulverreinigung 99,99 % betragen, und dies wird mithilfe der Wahrscheinlichkeitsstichprobenmethode überprüft.
2. Qualitätskontrolle auf Unternehmensebene
Verwaltung einer Datenbank: Ein bestimmtes Luftfahrtunternehmen baute eine Bibliothek mit 2000 Datensätzen zu Pulverreinigungsprozessen auf und nutzte Modelle des maschinellen Lernens, um die besten Pulverreinigungseinstellungen für verschiedene Materialien zu ermitteln.
System zur digitalen Rückverfolgbarkeit: RFID-Tags verfolgen den Reinigungsprozess jedes Teils und ermöglichen so die Rückverfolgbarkeit des gesamten Prozesses vom Druck bis zur Erkennung.