Производство

В процессе сборки AM программное обеспечение Assure Velo3D отслеживает поэтапную проверку атмосферы, расходных материалов и состояния порошкового слоя, чтобы обеспечить качество детали. Изображение предоставлено Velo3D.

Что касается крупномасштабных сборок аддитивного производства, одним из проблемных моментов является стабильность и качество 3D-печатных деталей, особенно для строго регулируемых отраслей, таких как аэрокосмическая и оборонная промышленность. Тем не менее, достижения в области аппаратных систем мониторинга и программного обеспечения для управления процессами в сочетании с новыми инновациями в области искусственного интеллекта (ИИ) и мониторинга на месте начинают смягчать постоянные препятствия, связанные с качеством, расчищая путь к более широкому внедрению аддитивного производства (АП).

Контроль качества является проблемой любого производственного метода, но у AM есть другие, более сложные проблемы. В отличие от традиционного производственного процесса, такого как фрезерование с числовым программным управлением (ЧПУ), где материал остается однородным, AM одновременно создает детали и материалы. Таким образом, детали, изготовленные традиционными методами производства, выходят на рынок с более высоким уровнем единообразия после установления и проверки определенных стандартов материалов. Для сравнения, AM более восприимчив к изменчивости деталей и материалов, учитывая двойную функцию тиража.

«С помощью AM вы можете протестировать одну геометрию и получить определенные параметры материала, а затем правильно распечатать другую деталь и получить другие свойства материала», — говорит Найл О'Дауд, основатель и генеральный директор компании Phase3D, которая продает решение для контроля качества в реальном времени. контроль 3D-печатных деталей. «Разная ориентация деталей в сборочной камере, печать в разных физических местах, даже разные люди, организующие задание на печать, — эти переменные влияют на свойства материала и производительность деталей сложным и непонятным образом во всей отрасли».

Отсутствие общепризнанных стандартов качества 3D-печати в сочетании с узким кругом экспертов, адекватно обученных методам обеспечения качества для еще относительно зарождающихся технологий AM, усугубляют проблему и продолжают сдерживать внедрение AM в промышленных масштабах. По мере развития AM новые возможности решают некоторые проблемы обеспечения качества (QA), однако большинство современных систем еще не спроектированы с таким уровнем контроля и проверки процессов, который поддается формальному и стандартизированному контролю качества, говорят эксперты.

Отсутствие согласованных стандартов возлагает ответственность на первых пользователей технологий AM в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная и медицинская техника, за создание собственных индивидуальных систем и процессов управления качеством. Конечно, специальные методы обеспечения качества выполняют свою работу, но их нелегко переносить между отраслевыми сотрудниками и даже между разными отделами и производственными площадками внутри одной компании.

Многие компании тяготеют к AM как методу производства отчасти для того, чтобы сделать производство более локализованным и решить проблемы цепочки поставок, которые возникли во время пандемии. Но создание и внедрение индивидуальных практик обеспечения качества обходится дорого и требует много времени, что во многих случаях сводит на нет преимущества AM производственного уровня в цепочке поставок.

«Весь сценарий препятствует внедрению», — говорит О'Дауд. «Компании использовали AM для решения проблем в цепочке поставок и быстрого получения деталей, однако, если им придется потратить месяц или больше на тестирование детали, это может серьезно повредить срокам».

Призывы к расширению возможностей контроля качества для 3D-принтеров находят отклик, особенно среди поставщиков металлоизделий и тех, у кого есть системы, ориентированные на приложения производственного уровня. Многие производители 3D-принтеров расширяют свои платформы встроенными камерами, оптическими технологиями и алгоритмами машинного зрения для улучшения управления принтером; другие внедряют возможности мониторинга на месте, которые отслеживают задания печати слой за слоем в режиме реального времени, чтобы обнаружить аномалии и потенциально инициировать действия, чтобы избежать напрасной траты материалов, времени и затрат.

Более широкое использование более мощного моделирования на ранних стадиях проектирования также завоевывает популярность как способ продвижения методов проектирования AM (DfAM), которые улучшают качество деталей. В то же время программные платформы управления качеством и DfAM постоянно совершенствуются, чтобы упростить обнаружение аномалий, планировать более эффективные сборки и обеспечить более детальный контроль современного оборудования печати для точной настройки параметров печати.