ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ В АДДИТИВНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Аддитивные технологии в России всё чаще рассматриваются в качестве альтернативы традиционному производству. Это объясняется удобством прототипирования изделий, отсутствием необходимости в дополнительном оборудовании и практически неограниченными возможностями воспроизведения сложной геометрии. Однако открытыми остаются вопросы о структурной целостности 3D печатных изделий в то время как стандарты, регламентирующие качество продукции аддитивного производства находятся в разработке.

Для решения этой задачи необходимо подбирать оптимальный метод исследования, который учитывал бы все особенности изделий аддитивного производства: дефекты внутренних структур, неспечённый порошок, трещины, металлические включения, сложная внутренняя геометрия.

Задачи контроля таких структур слишком сложные для обычных методов неразрушающего контроля. Преимущество рентгеновской компьютерной томографии в том, что этот метод не только решает вышеперечисленные задачи, но и предоставляет количественную информацию о пустотах, включениях, трещинах и других дефектах в объёме изделия. В результате чего, КТ всё чаще используется как основной инструмент контроля деталей аддитивного производства.

1. Контроль качества порошков аддитивного производства

Для получения качественного изделия в первую очередь необходимо контролировать гранулометрические свойства применяемого металлического порошка. Размер зёрен обычно составляет от 15 до 150 микрон и некоторые из них могут быть полыми внутри. Пример приведен на рисунке ниже

Рисунок 1 – Сопоставление КТ снимков различных порошков для АП. Слева: никель-хромовый сплав (Inconel 625). Справа: алюминиевая сетка 225 (65 мкм). Данные получены с использованием идентичной геометрической конфигурации КТ (система Nikon XTH 225 ST), но с различными параметрами мощности рентгеновского излучения: 93 кВ и 50 мкм для образца Inconel, 60 кВ и 95 мкм для алюминиевого порошка. *

Аномалии порошков могут потенциально вызывать дефекты в изделиях АП, например, порошки, склонные к образованию агломератов зерна, могут принимать неправильную форму или приводить к пористости в компоненте при использовании лазерного или электронно-лучевого плавления металла.

2. Анализ пустот и включений

Результаты автоматического анализа пустот или включений представлены на рисунке 2. Статистический анализ дефектов, полученный по результатам КТ позволяет провести математическое моделирование влияния входных параметров 3D печати (например, мощность лазера, скорость наплавления, толщины слоя и т. д.) на конечные характеристики изделия.

Рисунок 2 – результаты автоматического анализа пустот в аддитивных изделиях. Цветом представлено распределение обнаруженных дефектов по размеру.

3. Сравнение с данными САПР

Одна из основных проблем аддитивного производства – невозможность точного воспроизведения сложной геометрии. Для отработки режимов 3D печати требуется время, а контроль с помощью средств 3D сканирования не всегда возможен из-за большого количества внутренних структур.

ПО для обработки данных компьютерной томографии VG Studio MAX позволяет сравнивать полученную в результате КТ модель с оригинальной моделью САПР. Результаты такого анализа представлены на рисунках ниже.

Рисунок 3 – результаты сравнения КТ модели с оригинальной моделью САПР. Вид по осям x, y, z, 3D вид

Рисунок 4 – результаты сравнения КТ модели с оригинальной моделью САПР, 3D вид

Так как практическое применение КТ ограничено стоимостью владения системами, в 2015 году Совтест АТЕ создал Центр технологий неразрушающего контроля (ЦТНК).

ЦТНК оснащён универсальной системой компьютерной томографии Nikon XT H 320 PentaSource и выполняет услуги промышленной КТ на контрактной основе.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить Ваши задачи