3D打印制品的無損檢測現狀與展望
時間：2016-07-13 16:05 來源：無損檢測NDT 作者：中國3D打印網 閱讀：次
3D打印技術的出現被認為是21世紀機械制造工業領域中的一次跨時代的工藝技術革新，給現代社會帶來了巨大的沖擊和震撼。與傳統機械制造技術，即減材制造技術(如切削加工)及等材制造技術(如鍛造、鑄造、粉末冶金)相比，3D打印技術有許多無法比擬的優勢。但是，3D打印制品也會出現很多缺陷，要想在不破壞制品的情況下控制其質量，這個時候就該無損檢測大顯身手了。
3D打印制品在制備和使用過程中，某些缺陷的產生和擴展是無法避免的。2000年，美國空軍研究實驗室、英國伯明翰大學以及曼徹斯特大學分別在TC4及316L不銹鋼激光快速成形件內部，觀察到了氣孔及融合不良缺陷。因此，對該技術制造出的零件表面及內部質量檢測和驗收評定的關鍵技術的發展的好壞，直接制約了該技術在工程上的應用前景。
目前，國內外的科研人員已對該方面的應用開展了一些的工作，主要集中在研究內部缺陷的特征和形成原因，但是還未能完整地有機形成一個系統，后續還有許多工作需要我們去推進完成。
研究表明，根據3D打印材料中缺陷形成的不同特征，歸納出3D打印中產生缺陷的主要原因有兩方面：
① 材料特性導致的缺陷，它由材料特性導致的無法通過優化3D打印特征參數予以解決的缺陷，主要為氣孔；
② 特征參量導致的缺陷，即在3D打印中，由于工藝參數或設備等原因導致的缺陷，可以稱之為特征參量導致的缺陷，主要有孔洞、翹曲變形、球化、存在未熔顆粒等。
2011年，華中科技大學的研究人員就選擇性激光融化成形不銹鋼零件性能中粉末特性的影響做了細致研究。發現粉末的粒度、形狀及粉末中氧的質量含量對零件成形質量均有較大影響。在一定范圍內，粒度越小，成形件致密度越高，但太小的粒度將影響粉末的流動性，反而降低制件成形質量。
2011年，尚曉峰等人通過從工藝參數、設備性能和材料特性等方面來研究制品中形成的缺陷，發現送粉延遲會造成欠堆積或過堆積的形成，直接造成成形尺寸精度下降；比能量是產生粘粉的根本原因，不同比能量會產生不同的冷卻速度，比能量越高，冷卻速度越快。冷卻速度過快，會造成粉末顆粒熔化不充分，未熔化的粉末顆粒粘附在成形件表面或側壁上，降低了成形件表面質量。
2013年，西班牙加泰羅尼亞理工大學的研究人員采用高頻（45MHz）自動水浸超聲技術對金屬粉末材料的密度、裂紋和未熔合的探測與表征做了研究測試。研究表明超聲檢測不僅能夠用于3D打印制品內部質量檢測和在役檢測，還可以發展成為一個可靠的質量論證工具；甚至可作為3D打印制造工藝研究的輔助工具，指導其技術升級與創新。
2014年，澳大利亞莫納什大學的研究人員使用多色X射線技術，對選擇性激光熔融的哈斯特洛伊耐蝕鎳基合金制品進行了射線檢測靈敏度試驗研究；研究表明射線檢測的分辨率不僅與材料的厚度有關還與缺陷的位置有很大關系；對于2mm厚度的該類制品，射線檢測的分辨率為0.2mm，對于10mm的厚度則不到2mm。
(責任編輯：admin)
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