1. Sifat unik dari pembuatan peralatan energi membuat pengendalian kualitas menjadi lebih penting.
Ada tiga hal utama yang mempersulit pembuatan peralatan energi. Pertama, bahan tersebut mempunyai sifat yang sangat ekstrim. Misalnya, bilah turbin gas harus mampu menangani suhu 1500 derajat dan tegangan 300 MPa. Kedua, strukturnya sangat rumit. Misalnya, pembangkit uap di pembangkit listrik tenaga nuklir mempunyai puluhan ribu pipa halus. Ketiga, lingkungan layanan menjadi lebih sulit. Misalnya, peralatan tenaga angin lepas pantai harus mampu menahan korosi akibat semprotan garam dan kerusakan akibat angin topan. Ciri-ciri ini membuat kontrol kualitas dalam pencetakan 3D logam tiga kali lebih sulit:
Kontrol stabilitas sifat material: Dalam kondisi kerja yang berat, komponen yang dicetak tidak boleh mengalami kegagalan seperti retakan mulur dan kelelahan. Misalnya, bilah turbin gas yang dibuat dengan paduan berbahan dasar nikel Inconel 718-membutuhkan perlakuan pengepresan isostatik panas (HIP) untuk menghilangkan pori-pori internal dan membuat bilah tersebut bertahan lebih dari dua kali lebih lama dibandingkan pengecoran biasa.
Kontrol loop tertutup-presisi geometris: Untuk bagian presisi seperti mekanisme penggerak batang kendali di reaktor tenaga nuklir, toleransi ukuran harus dijaga dalam ± 0,05 mm. Salah satu perusahaan telah menambahkan sistem pengukuran interferometri laser ke peralatan SLM-nya sehingga dapat memperbaiki kesalahan bentuk dan posisi secara real-time saat mencetak. Hal ini telah meningkatkan tingkat kualifikasi dimensi krusial dari 82% menjadi 97%.
Cakupan lengkap untuk menemukan cacat: Teknologi di balik pemindaian CT industri dapat menemukan kesalahan lubang mikro dengan diameter 0,02 mm atau lebih besar dan membuat model 3D dari produk cetakan. Sebuah perusahaan yang membuat peralatan tenaga angin menyiapkan database cacat dan menggunakan algoritma pembelajaran mesin untuk melihat gambar CT dengan cerdas. Ini memangkas waktu yang diperlukan untuk menemukan cacat dari 4 jam menjadi 20 menit.
2. Empat Pilar Sistem Pengendalian Mutu Seluruh Proses
(1) Pengendalian kinerja material pada sumbernya
Tiga pemeriksaan kualitas bubuk: Siapkan sistem untuk mengelola kumpulan bubuk sehingga Anda dapat menguji komposisi kimia (menggunakan deteksi ICP-AES), distribusi ukuran partikel (menggunakan metode difraksi laser), dan kemampuan mengalir (menggunakan pengukur arus Hall) pada setiap kumpulan bubuk logam. Salah satu perusahaan yang membuat peralatan energi mengatakan bahwa ukuran partikel D50 dari bubuk baja tahan karat 316L harus antara 25 dan 35 μm, laju aliran Hall harus kurang dari atau sama dengan 25s/50g, dan kandungan oksigen harus kurang dari atau sama dengan 0,05%.
Membangun database material: Membuat database parameter proses dengan 12 paduan yang sering digunakan di bidang energi. Basis data ini harus mencakup informasi penting seperti bentuk kumpulan lelehan dan kemungkinan kumpulan bubuk yang berbeda menjadi spheroid pada kepadatan energi tertentu. Misalnya, database mengungkapkan bahwa kepadatan terbaik (99,2%) dan kekuatan tarik (320MPa) untuk paduan aluminium AlSi10Mg dapat dicapai dengan kekuatan laser 350W dan kecepatan pemindaian 1200mm/s.
(2) Kontrol proses pencetakan secara real time
Simulasi interaksi antara beberapa bidang fisik: Kami menggunakan perangkat lunak ANSYS Workbench untuk melakukan simulasi kopling mekanis termal pada proses pencetakan dan mencari tahu bagaimana tegangan sisa akan menyebar. Sebuah perusahaan yang membuat peralatan tenaga nuklir memanfaatkan optimasi simulasi untuk mengubah orientasi pencetakan dari sumbu Z-ke sudut 45 derajat. Hal ini memotong tingkat penyusutan sumbu Z-dari 0,8% menjadi 0,3% dan membuat masalah pengelupasan antarlapisan menjadi lebih jarang terjadi.
Penggunaan sistem kontrol loop tertutup: Pasang termometer inframerah dan kamera pemantau kolam lelehan di peralatan SLM sehingga dapat memberi Anda informasi real-time mengenai ukuran (kesalahan ± 10 μm) dan suhu (kesalahan ± 5 derajat ) dari kolam lelehan. Jika lebar kolam cair melampaui nilai yang telah ditentukan sebesar 15%, sistem secara otomatis mengubah daya laser dan kecepatan pemindaian untuk menjaga kestabilan kolam cair.
(3) Kontrol yang tepat atas-teknologi pascapemrosesan
Mengoptimalkan proses perlakuan panas: Prosedur anil dua{0}}tahap telah dirancang untuk komponen cetakan paduan titanium Ti6Al4V. Langkah pertama adalah mengubah fase pada 920 derajat selama 2 jam. Langkah kedua adalah menyempurnakan struktur fase + pada suhu 730 derajat selama 4 jam. Kekuatan kelelahan komponen yang dicetak meningkat sebesar 40% setelah pemrosesan ini, mencapai 680MPa.
Integrasi teknologi modifikasi permukaan: Teknik oksidasi busur mikro (MAO) membuat lapisan keramik setebal 50 μm pada permukaan bagian yang mungkin menimbulkan korosi, termasuk bantalan gearbox turbin angin lepas pantai. Hal ini meningkatkan durasi ketahanannya terhadap korosi semprotan garam dari 500 jam menjadi lebih dari 2000 jam.
(4) Meningkatkan kontrol kualitas secara cerdas
Campuran teknologi-pengujian non-destruktif: Siapkan sistem pengujian tiga-tingkat yang mencakup "CT industri, rangkaian bertahap ultrasonik, dan pengujian arus eddy". Pertama, gunakan CT industri (resolusi 10 m) untuk memindai seluruh ruang pembakaran turbin gas, yang berdiameter 200 mm. Kemudian, gunakan pengujian halus susunan bertahap ultrasonik (resolusi 0,1 mm) untuk memeriksa area mana pun yang terlihat mencurigakan. Terakhir, gunakan pengujian arus eddy untuk memeriksa retakan di permukaan.
Cara menggunakan teknologi kembar digital: Buat salinan digital dari komponen cetakan dan pantau kinerjanya secara real time. Perusahaan tertentu telah menambahkan algoritme prediksi umur kelelahan ke model kembaran digitalnya. Hal ini dapat memberikan pemberitahuan awal 6 bulan mengenai risiko kerusakan peralatan tertentu dan mengurangi waktu henti yang tidak direncanakan sebesar 65%.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-airplane-engine-stand.html