1. Jedinečný charakter výroby energetických zariadení robí kontrolu kvality dôležitejšou.
Existujú tri hlavné veci, ktoré sťažujú výrobu energetických zariadení. Po prvé, materiály majú veľmi extrémne vlastnosti. Napríklad lopatky plynovej turbíny musia byť schopné zvládnuť teploty 1500 stupňov a napätie 300 MPa. Po druhé, štruktúry sú veľmi komplikované. Napríklad parný generátor v jadrovej elektrárni má desaťtisíce jemných rúrok. Po tretie, prostredie služieb sa sprísnilo. Napríklad zariadenia na veternú energiu na mori musia byť schopné odolať korózii soľnej hmly a poškodeniu tajfúnom. Vďaka týmto vlastnostiam je kontrola kvality v kovovej 3D tlači trikrát náročnejšia:
Kontrola stability vlastností materiálu: V náročných pracovných podmienkach nesmú tlačené diely zlyhať takým spôsobom, ako je tečenie a únavový lom. Napríklad lopatky plynových turbín vyrobené zo zliatiny Inconel 718 na báze niklu-potrebujú ošetrenie izostatickým lisovaním (HIP) za horúca, aby sa zbavili vnútorných pórov a lopatky vydržali viac ako dvakrát dlhšie ako bežné odliatky.
Geometrická presnosť uzavretého{0}}regulačného obvodu: V prípade presných častí, ako je mechanizmus pohonu riadiacej tyče v jadrových reaktoroch, musia byť tolerancie veľkosti dodržané v rozmedzí ± 0,05 mm. Jedna spoločnosť pridala do svojho zariadenia SLM systém merania laserovej interferometrie, aby mohla počas tlače v reálnom čase opravovať chyby tvaru a polohy. To zvýšilo mieru kvalifikácie rozhodujúcej dimenzie z 82 % na 97 %.
Kompletné pokrytie hľadania defektov: Technológia priemyselného CT skenovania dokáže nájsť chyby mikrodier s priemerom 0,02 mm alebo väčším a vytvárať 3D modely tlačených produktov. Spoločnosť, ktorá vyrába zariadenia na výrobu veternej energie, vytvorila databázu defektov a využila algoritmy strojového učenia na inteligentné prezeranie snímok CT. Tým sa skrátil čas potrebný na nájdenie defektov zo 4 hodín na 20 minút.
2. Štyri piliere systému kontroly kvality celého procesu
(1) Kontrola výkonnosti materiálu pri zdroji
Tri kontroly kvality prášku: Nastavte systém na správu šarží prášku, aby ste mohli testovať chemické zloženie (pomocou detekcie ICP-AES), distribúciu veľkosti častíc (pomocou metódy laserovej difrakcie) a tekutosť (pomocou merača Hallovho prúdu) na každej šarži kovového prášku. Jedna spoločnosť, ktorá vyrába energetické zariadenia, tvrdí, že veľkosť častíc D50 prášku z nehrdzavejúcej ocele 316L by mala byť medzi 25 a 35 μm, prietok Hall by mal byť menší alebo rovný 25 s/50 g a obsah kyslíka by mal byť menší alebo rovný 0,05 %.
Vytvorenie databázy materiálov: Vytvorte databázu parametrov procesu s 12 zliatinami, ktoré sa často používajú v oblasti energetiky. Táto databáza by mala obsahovať dôležité informácie, ako je tvar taveniny a pravdepodobnosť sféroidizácie rôznych dávok prášku pri určitých hustotách energie. Databáza napríklad odhaľuje, že najlepšiu hustotu (99,2 %) a pevnosť v ťahu (320 MPa) pre hliníkovú zliatinu AlSi10Mg možno dosiahnuť s výkonom lasera 350 W a rýchlosťou skenovania 1200 mm/s.
(2) Kontrola procesu tlače v reálnom čase
Simulácia interakcie medzi viacerými fyzikálnymi poľami: Používame softvér ANSYS Workbench na simuláciu tepelných mechanických väzieb v procese tlače a na zistenie, ako by sa rozložilo zvyškové napätie. Spoločnosť, ktorá vyrába zariadenia pre jadrovú energiu, využila simulačnú optimalizáciu na zmenu orientácie tlače z osi Z- na uhol 45 stupňov. Tým sa znížila miera zmrštenia osi Z z 0,8 % na 0,3 % a problémy s odlupovaním medzivrstvy boli oveľa menej bežné.
Použitie systému riadenia s uzavretým{0}}kruhom: Do zariadenia SLM vložte infračervený teplomer a kameru na monitorovanie bazéna taveniny, aby vám v reálnom čase-poskytli informácie o veľkosti (chyba ± 10 μm) a teplote (chyba ± 5 stupňov) bazéna s topením. Ak šírka roztaveného kúpeľa prekročí vopred stanovenú hodnotu o 15 %, systém automaticky zmení výkon lasera a rýchlosť skenovania, aby bol roztavený kúpeľ stabilný.
(3) Presná kontrola technológie následného spracovania-
Optimalizácia procesu tepelného spracovania: Pre tlačené diely z titánovej zliatiny Ti6Al4V bol navrhnutý dvojstupňový postup žíhania. Prvým krokom je zmena fázy pri 920 stupňoch na 2 hodiny. Druhým krokom je zjemnenie + fázovej štruktúry pri 730 stupňoch počas 4 hodín. Únavová pevnosť tlačených dielov sa po tomto spracovaní zvýšila o 40 % a dosiahla 680 MPa.
Integrácia technológie povrchovej úpravy: Technika mikrooblúkovej oxidácie (MAO) vytvára 50 μm hrubý keramický povlak na povrchu dielov, ktoré môžu korodovať, vrátane ložísk prevodoviek veterných turbín na mori. Tým sa predĺži doba, počas ktorej môžu odolávať korózii soľným sprejom z 500 hodín na viac ako 2000 hodín.
(4) Inteligentné zlepšenie kontroly kvality
Zmes ne-deštruktívnych testovacích technológií: Nastavte si trojúrovňový{1}} testovací systém, ktorý zahŕňa „priemyselné CT, ultrazvukové fázované pole a testovanie vírivými prúdmi“. Najprv pomocou priemyselného CT (rozlíšenie 10 m) naskenujte celú spaľovaciu komoru plynovej turbíny, ktorá má priemer 200 mm. Potom pomocou jemného ultrazvukového fázového testovania (rozlíšenie 0,1 mm) skontrolujte všetky oblasti, ktoré vyzerajú podozrivo. Nakoniec použite testovanie vírivými prúdmi na kontrolu trhlín na povrchu.
Ako používať technológiu digitálneho dvojčaťa: Vytvárajte digitálne kópie tlačených dielov a sledujte, ako sa im darí v reálnom čase. Konkrétna spoločnosť pridala do svojho modelu digitálneho dvojčaťa algoritmus na predpovedanie únavovej životnosti. To môže poskytnúť 6-mesačné včasné upozornenie na určité riziká poruchy zariadenia a znížiť neplánované prestoje o 65 %.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-airplane-engine-stand.html