Bagaimana cara melakukan pemeriksaan kualitas setelah pencetakan 3D logam?

一, Teknologi pengujian non-destruktif: melihat sesuatu dari luar untuk menemukan kelemahan internal
Cara utama untuk memeriksa kualitas pencetakan 3D logam adalah dengan-pengujian non-destruktif (NDT), yang dapat menemukan kelemahan internal tanpa mempengaruhi struktur item. Berdasarkan prinsip deteksi yang berbeda, teknologi yang paling umum dapat dibagi menjadi empat kelompok:
1. Micro CT, atau tomografi komputer industri
Micro CT menggunakan sinar X-untuk memeriksa bagian-bagian dan mendapatkan data dari berbagai sudut. Setelah direkonstruksi oleh komputer, ia menghasilkan gambar tomografi tiga dimensi-yang dapat menemukan cacat dengan resolusi mikrometer. Sistem Micro CT dengan sumber sinar X-450kV dapat menemukan pori-pori dengan diameter 0,02 mm di dalam kepala silinder paduan aluminium dan mengukur hal-hal seperti porositas dan panjang retak. Manfaat utamanya adalah:
Inspeksi dimensi penuh: dapat menemukan cacat interior (seperti retakan dan pori-pori) dan penyimpangan geometris luar (seperti ketebalan dan deformasi dinding) pada beberapa bagian secara bersamaan.
Kuantifikasi dengan akurasi tinggi: Teknologi rekonstruksi 3D dapat memperkirakan dengan tepat ukuran, lokasi, dan kepadatan distribusi cacat.
Pengoperasian non-kontak: Jangan merusak komponen presisi lagi.
2. Pengujian radiografi (RT)
Menurut standar GB/T 35351 untuk "Pengujian Bahan Logam yang Tidak Merusak - Pengujian Radiografi," pengujian radiografi menemukan kelemahan internal dengan melihat perubahan pada cara sinar X-atau sinar gamma melewati suatu bagian. Misalnya, saat memeriksa bilah pesawat paduan titanium, pengujian radiografi dapat menemukan masalah non-fusi antarlapisan dan mengukur sensitivitas deteksi menggunakan indikator kualitas gambar (IQI). Ini memiliki beberapa masalah, seperti:
Keterbatasan kemampuan penetrasi: Material-kepadatan tinggi, seperti paduan tungsten, memerlukan-sumber radiasi energi tinggi;
Keterbatasan pencitraan dua-dimensi: Proyeksi yang tumpang tindih dapat menyembunyikan masalah pada bagian struktural yang rumit.
3. Pengujian menggunakan gelombang bunyi (UT)
Pengujian ultrasonik menggunakan cara-gelombang suara berfrekuensi tinggi memantul dan merambat melalui bagian-bagian untuk menemukan cacat-permukaan seperti retakan dan inklusi. Misalnya, teknologi ultrasonik array bertahap (PAUT) dapat dengan cepat menemukan dan memotret cacat pada cetakan baja tahan karat 316L menggunakan probe multi-elemen. Beberapa ciri-cirinya adalah:
Sangat sensitif: dapat menemukan retakan sekecil beberapa mikron;
Ketergantungan terarah: Sudut probe perlu diatur tepat untuk geometri bagian tersebut.
4. Pengujian dengan Laser Ultrasonik (LUT)
LUT menggunakan pulsa laser untuk membuat gelombang tegangan bergerak di permukaan komponen dan menemukan kekurangan dengan melihat bagaimana gelombang suara bergerak melaluinya. Tim Universitas Teknologi Nanyang membangun sistem laser ultrasonik yang dapat menemukan retakan pada bagian paduan titanium dalam 15 menit dengan resolusi 0,1 mm. Metode ini bagus untuk menemukan bagian melengkung yang sulit secara online.
2, Memeriksa kualitas permukaan, dari struktur mikro hingga bentuk makroskopis
Kualitas permukaan produk cetakan 3D logam berdampak langsung pada berapa lama produk tersebut bertahan dan seberapa baik produk tersebut menahan korosi. Dimensi berikut harus diperiksa selama inspeksi permukaan:
1. Mengukur kekasaran permukaan
Untuk mencari simpangan rata-rata aritmatika (Ra) profil permukaan suatu bagian, gunakan pengukur kekasaran permukaan seperti seri MarSurf. Misalnya, nilai Ra permukaan bagian paduan titanium Ti6Al4V yang dibuat dengan metode SLM biasanya antara 6 dan 10 μm. Untuk memenuhi standar penerbangan, nilai ini perlu diturunkan menjadi kurang dari 0,8 μm menggunakan pemolesan elektrolitik.
2. Analisis struktur mikro
Gunakan pemindaian mikroskop elektron (SEM) untuk melihat struktur butiran bagian, komposisi fase, dan morfologi cacat. Pengepresan isostatik panas (HIP) dapat mengubah bentuk benda paduan aluminium, dan foto SEM dapat menunjukkan hal ini.
3. Menguji susunan kimia
Untuk mengetahui bahan kimia apa yang ada di dalam potongan tersebut, gunakan spektrometer fluoresensi sinar X (XRF) atau spektrometer massa plasma berpasangan induktif (ICP-MS). Misalnya, memeriksa penyimpangan konten Cr, Co, W, dan elemen lainnya dalam paduan suhu tinggi-berbasis nikel-yang telah dicetak 3D untuk memastikan memenuhi standar ASTM F3001.
3, Menguji kinerja mekanis: memeriksa berapa banyak bagian berat yang dapat ditampung
Penting untuk memverifikasi kualitas mekanis objek cetakan 3D logam untuk memastikan kualitasnya sesuai standar:
1. Uji kekuatan tarik
Standar GB/T 228.1 menyatakan untuk menggunakan mesin pengujian universal untuk memeriksa kekuatan tarik (Rm), kekuatan luluh (Rp0,2), dan perpanjangan (A) bagian tersebut. Misalnya, Rm komponen baja tahan karat 17-4PH yang dibuat dengan metode SLM harus 1000MPa atau lebih tinggi.
2. Uji kelelahan
Gunakan mesin pengujian kelelahan tekuk putar, seperti mesin pengujian R-R, untuk melihat berapa lama komponen bertahan saat berada di bawah regangan siklik. Misalnya, pengencang penerbangan harus melalui 10 siklus pengujian beban, dan laju perambatan retak harus kurang dari 1 × 10⁻⁶ mm/siklus.
3. Pengujian kekerasan
Anda dapat menggunakan Vickers Hardness Tester (HV) atau Rockwell Hardness Tester (HRC) untuk mengetahui seberapa keras permukaan suatu benda. Misalnya, bilah turbin memerlukan potongan yang terbuat dari Inconel 718 yang memiliki nilai HV 450–500 bila dicetak dengan teknologi DMLS.
4, Praktek Industri: Tren Standardisasi dan Intelijen
1. Membangun sistem standar nasional
Tiga standar nasional untuk pencetakan 3D (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025, dan GB/T 45667-2025) yang mulai berlaku pada bulan September 2025 memberikan industri satu cara untuk menilai kualitas. Misalnya, GB/T 45675 menjelaskan cara menilai kekasaran permukaan komponen SLM dan mengharuskan kesalahan pengulangan deteksi nilai Ra kurang dari atau sama dengan 5%.
2. Penggunaan teknologi deteksi cerdas
Penggunaan pembelajaran mesin dan kecerdasan buatan membuat deteksi menjadi lebih efisien. Misalnya, Universitas Teknologi Nanyang menciptakan sistem analisis orientasi kristal berbasis pencitraan optik yang dapat menyelesaikan evaluasi struktur mikro komponen paduan titanium hanya dalam waktu 15 menit dan biayanya hanya 1/10 dari metode SEM.
3. Kontrol kualitas untuk keseluruhan proses
Perusahaan terkemuka telah menyiapkan sistem{0}loop tertutup untuk "masukan pengujian pencetakan desain". Misalnya, GE Aviation telah menambahkan sistem pemantauan-di lokasi pada peralatan SLM-nya. Hal ini memungkinkan mereka mengubah intensitas laser dan kecepatan pemindaian secara real-time, sehingga menurunkan tingkat kegagalan komponen dari 8% menjadi kurang dari 0,5%.