Come determinare se le parti metalliche stampate in 3D sono state completamente depolverate?

一, La polvere rimasta dai pezzi di metallo stampati in 3D ha proprietà nascoste e cumulative. Nelle costruzioni complicate dei canali di flusso, la polvere può accumularsi in "zone di bloccaggio della polvere" in punti dove non è possibile vederla, come l'interfaccia di osteointegrazione delle coppe acetabolari in lega di titanio. Se la polvere rimanente è più spessa di 0,1 mm, sarà molto più difficile l'integrazione dell'osso. Ancora più pericolosamente, la polvere di lega di alluminio può dividersi quando entra in contatto con l'idrogeno in condizioni di temperatura elevata-. Nella camera di combustione di uno specifico motore aeronautico, la polvere rimanente può causare un surriscaldamento locale durante i test a caldo, che può portare alla deformazione strutturale. Questi esempi mostrano che la ricerca dei residui di polvere deve far parte dell'intero processo di progettazione, stampa e post-elaborazione.
2, Un sistema per tecnologie di rilevamento multi-dimensionali
1. Modi per trovare cose su larga scala
Ispezione visiva: utile per sezioni strutturali aperte, osservando i cambiamenti nella lucentezza della superficie quando esposta a luce intensa. Ad esempio, se sulla superficie di un dispositivo di fusione intersomatica in acciaio inossidabile è presente della polvere che non è stata pulita, apparirà nebbiosa.
Test di pressione: utilizzare un flussometro per tenere d'occhio il tasso di perdita mentre si applica aria compressa a 0,5 MPa al canale di raffreddamento. Per un dato tipo di pala di turbina, lo standard per il rilevamento è un tasso di perdita inferiore o uguale a 0,1 l/min.
2. Tecnologia per rilevare oggetti a livello microscopico
Scansione TC per l'industria: può acquisire immagini tridimensionali-con una risoluzione di 0,01 mm. È stato controllato un certo iniettore di carburante del motore di un aereo e si è scoperto che la scansione TC può rilevare agglomerati di polvere spessi 0,05 mm che la fluoroscopia a raggi X non può vedere.
La microscopia elettronica a scansione (SEM), se utilizzata con la spettroscopia a dispersione di energia (EDS), può trovare particelle di polvere di dimensioni solo di pochi micron e osservarne la composizione chimica. Il SEM ha scoperto che il contenuto di ossigeno della polvere rimanente era del 300% maggiore di quello del materiale di base durante la valutazione della protesi articolare in lega di cobalto-cromo.
3. Test per le prestazioni fisiche
Test di conduttività termica: la polvere rimasta abbasserà la conduttività termica del materiale. I risultati dei test per un radiatore in lega di alluminio mostrano che la conduttività termica diminuisce del 2,3% per ogni aumento dell'1% del tasso residuo.
Test con ultrasuoni: questo metodo offre una sensibilità del 92% nel rilevare l'agglomerazione della polvere nei test sulle staffe in lega di titanio, utilizzando il coefficiente di attenuazione della velocità del suono per individuare i difetti interni.
3, Migliorare i processi e fermare i problemi prima che si verifichino
1. Prevenzione in fase di progettazione
Miglioramento del percorso di scarico della polvere: utilizzo del design di simulazione della fluidodinamica per creare un canale di flusso affusolato che consenta alla polvere di fuoriuscire naturalmente sotto la forza di gravità. L'istanza di ottimizzazione di una determinata camera di combustione del motore aeronautico illustra che la modifica dell'angolo del canale di flusso da 60 gradi a 45 gradi può rendere la pulizia della polvere più efficace del 40%.
Design per polvere eliminabile: in luoghi importanti, mantenere i pori di pulizia della polvere con un diametro superiore a 0,8 mm. La modifica del design di un determinato impianto ortopedico ha ridotto il tempo necessario per pulire manualmente la polvere da 120 minuti a 15 minuti.
2. Controllo dei parametri di stampa
Ottimizzazione dello spessore degli strati: la modifica dello spessore dello strato da 50 μm a 30 μm può aiutare a impedire la formazione di ponti di polvere. Un test di stampa di un determinato modello di ugello del motore a razzo ha dimostrato che la stampa su strati sottili-riduce la quantità di polvere rimasta del 65%.
Migliore struttura di supporto: l'utilizzo di un supporto a matrice di punti invece di uno solido riduce del 70% il volume di supporto di una determinata pala della turbina e rende più semplice del 50% la pulizia della polvere.
3. Nuove idee nelle tecnologie di post-elaborazione
Impatto bidirezionale del gas inerte: cambiando la direzione del flusso di gas a una pressione di 0,6 MPa, il test di pulizia con polvere di un determinato corpo di valvola aerospaziale ha indicato che questo metodo riduce il tasso residuo dal 3,2% allo 0,5%.
Aiuta con le vibrazioni ultrasoniche: le vibrazioni ultrasoniche a 20kHz possono indebolire il legame tra polvere e substrato del 60% e ridurre il tempo necessario per pulire la polvere a un-quinto di quello necessario.
4, Norme per l'industria e controllo della qualità
1. Il sistema standard internazionale ASTM F3303 Non dovrebbero esserci più di 0,5 mg/cm² di polvere rimanente negli impianti medici. La scansione TC e l'estrazione con solvente sono due modi per scoprirlo.
ISO/ASTM 52921: Per le parti aerospaziali, il tasso di qualificazione della pulizia delle polveri deve essere del 99,99% e questo viene controllato utilizzando il metodo di campionamento probabilistico.
2. Controllo di qualità a livello aziendale
Gestione di un database: una certa azienda manifatturiera aeronautica ha creato una libreria di 2000 set di dati sui processi di pulizia con polvere e ha utilizzato modelli di apprendimento automatico per individuare le migliori impostazioni di pulizia con polvere per diversi materiali.
Sistema per la tracciabilità digitale: i tag RFID tengono traccia del processo di pulizia di ogni componente, consentendo di tracciare l'intero processo dalla stampa al rilevamento.