Vai virsmas apstrādei ir nepieciešama apstiprināšana?

Paskatieties, pēc 20 gadiem, vadot pielāgotu metāla 3D drukas rūpnīcu un strādājot ar ikvienu, sākot no kosmiskās aviācijas un beidzot ar medicīnas ierīču jauninājumiem, es varu jums pilnīgi droši pateikt vienu lietu: visdārgākā kļūda, ko varat pieļaut, ir virsmas apstrāde uzskatīt par "patīkamu, lai būtu" kosmētisks solis.

Esmu redzējis, ka prototipu partijas 50 000 USD vērtībā iziet cauri izmēru pārbaudei, bet pēc divām nedēļām cieta neveiksmi sāls aerosola testēšanā. Esmu vērojis, kā uzņēmumi zaudē lielus līgumus, jo šķietami ideālā daļā sāka parādīties punktveida korozija uz lauka. Un katrā atsevišķā gadījumā galvenais iemesls bija viens: viņi izlaida pareizu virsmas apstrādes procesa validāciju.

Ja izmantojat SLM 3D drukāšanas metālu (vai jebkuru pulvera slāņa saplūšanas procesu), virsmas apstrāde nav obligāta -, tas ir būtisks ražošanas posms, kas ir jāvalidē tāpat kā jebkurš cits. Šodien es atvelku priekškaru par to, kāpēc tas ir svarīgi, kā patiesībā izskatās pareiza validācija un kā vislabāk sertificētās 3D metāla drukas ražotāju komandas to dara pareizi.

Dilemma "Izskatās labi" pret "ir labi".

Šī saruna man ir gandrīz katru mēnesi:

Klients: "Detaļas izskatās lieliski - spoguļa apdare, jauka un spīdīga. Mēs esam gatavi iet, vai ne?"

Es: "Vai esat apstiprinājis apdares procesu?"

Klients: "Tā ir tikai pulēšana..."

Lūk, kur lietas noiet greizi. Rūpnieciskajā metāla piedevu ražošanā redzamā virsma ir vairāku agresīvu procesu - karstuma, ķimikāliju, mehāniskas noberšanās vai elektroķīmiskas šķīšanas rezultāts. Katrs maina materiālu tādā veidā, kas var ietekmēt noguruma kalpošanas laiku, izturību pret koroziju, bioloģisko saderību un izmēru precizitāti.

Virsmas apstrāde nav dekorēšana. Tas ir īpašs process saskaņā ar ISO 13485 un AS9100 -, kas nozīmē, ka tā rezultātu nevar pilnībā pārbaudīt, veicot galīgo pārbaudi. Jums ir jāapstiprina process.

Ko "validācija" patiesībā nozīmē piedevu pasaulē?

Validācija atbild uz vienu būtisku jautājumu: vai es varu atkārtoti un uzticami ražot detaļas, kas atbilst visām prasībām, izmantojot tieši šo procesu?

Tas balstās uz klasisko IQ/OQ/PQ sistēmu:

IQ (instalācijas kvalifikācija): vai aprīkojums (pulēšanas mašīna, elektropulēšanas vanna, CNC utt.) ir pareizi uzstādīts un kalibrēts?

OQ (operācijas kvalifikācija): vai process konsekventi darbojas noteiktos parametros visā tā diapazonā?

PQ (veiktspējas kvalifikācija): vai process konsekventi ražo detaļas, kas atbilst visām specifikācijām (izmēri, mehāniskās, tīrības, izturības pret koroziju) reālos ražošanas apstākļos?

InSLS metāla 3D drukavai SLM, jums ir arī jāapstiprina, kā apdare mijiedarbojas ar unikālo mikrostruktūru, kas izveidota drukāšanas laikā, - atlikušie spriegumi, mikro-porainība un anizotropās īpašības.

Kāpēc jūs nevarat ignorēt rūpniecisko detaļu virsmas validāciju

Lūk, kas notiek, nogriežot stūrus:

Ūdeņraža trauslums: daži ķīmiski pulēšanas vai kodināšanas procesi var ievadīt ūdeņradi titānā vai augstas -stiprības tēraudos, padarot tos trauslus un pakļauti pēkšņai atteicei slodzes ietekmē.

Atlikušā sprieguma mijiedarbība: SLM daļām jau ir liels iekšējais spriegums. Agresīva virsmas apstrāde var tos atbrīvot vai pārdalīt neparedzamā veidā, izraisot deformāciju vai plaisāšanu.

Noguruma mūža samazināšana: viens dziļš skrāpējums vai nepareizi noņemts pārstrādāšanas slānis var kļūt par plaisas rašanās vietu. Kosmosā tas var samazināt noguruma laiku par 30–70%.

Esmu redzējis, ka Inconel 718 drukātais augstspiediena{0}}vārsts ir izturējis katru vizuālo un izmēru pārbaudi, taču testā tas katastrofāli neizdevās, jo elektropulēšanas vannas ķīmija bija novirzījusies ārpus apstiprinātajām robežām. Atsaukšana un atkārtota-apstiprināšana klientam izmaksāja vairāk nekā 200 000 ASV dolāru.

Kā SLM 3D drukāšana metāls ietekmē virsmas prasības

SLM daļas sākas raupjā veidā (Ra 8–25 μm) ar daļēji izkusušu pulveri, slāņa līnijām un potenciālo sub-virsmas porainību. Virsmas apstrādei ir jāattiecas uz visiem šiem jautājumiem, vienlaikus saglabājot aditīvās ražošanas priekšrocības (sarežģīta ģeometrija, viegls dizains, īss izpildes laiks).

Tāpēc nopietna rūpniecisko metālu piedevu ražošanas rūpnīca uzskata virsmas apdari kā drukāšanas procesa paplašinājumu -, nevis nodomu.

Soli{0}}pa-Soli: virsmas apstrādes validācijas process

Definējiet sliktāko-gadījuma ģeometriju Apstipriniet, izmantojot vissarežģītākās funkcijas - plānas sienas, iekšējos kanālus, asus stūrus, lielas plakanas virsmas.

Materiāla noņemšanas pielaides noteikšana Izmēriet, cik daudz materiāla tiek noņemts katrā procesā (piemēram, elektropulēšana parasti 10–40 μm katrā pusē). Pievienojiet kompensācijas krājumus CAD modelī.

Izveidojiet tīrības protokolus Apstipriniet visu atlikumu noņemšanu, īpaši sarežģītās iekšējās īpašībās. Izmantojiet SEM/EDS analīzi un daļiņu skaitīšanu.

Palaidiet pilnu PQ ar statistisko paraugu ņemšanu Izveidojiet vairākas versijas dažādām iekārtām, operatoriem un materiālu partijām.

Tehniskais salīdzinājums: virsmas apstrādes ietekme uz materiāla īpašībām

Normatīvā ainava: kad apstiprināšana ir likums

Medicīnas ierīcēm virsmas apstrāde ir būtiska FDA dizaina kontroles funkcija. ISO 13485 prasa pilnīgu procesa validāciju. Kosmosā (AS9100) ir nepieciešama izsekojamība no pulvera partijas līdz galējai pulētai virsmai.

Cienījams sertificēts 3D metāla drukas ražotājs uzturēs galvenos validācijas failus un sniegs klientam specifiskus PQ pārskatus.

Reāls{0}}pasaules scenārijs

Klients enerģētikas nozarē vēlējās ietaupīt 15%, izlaižot detalizētu 316L vārstu elektropulēšanas apstiprinājumu. Detaļas izturēja sākotnējo pārbaudi, taču tās neizdevās sālsūdenī, jo mikro{3}}plaisās bija ķīmiskas atliekas.

Rezultāts: pilnas partijas atsaukšana, sešu{0} nedēļu projekta kavēšanās un vairāk nekā 200 000 ASV dolāru tiešās izmaksas. Kad mēs atkārtoti-apstiprinājām visu procesu (tostarp vannas ķīmijas uzraudzību un skalošanas validāciju), problēma pazuda.

Validācijas ekonomikas pārvaldība

Validācijai ir sākotnējās izmaksas, taču tā atmaksājas, pateicoties lielākai ražībai, mazākam lūžņu apjomam, ātrākai regulējuma apstiprināšanai un mazākam lauka kļūmēm. Gudri uzņēmumi izmanto sava piegādātāja "Master Validation" failus, lai samazinātu pasūtījumu izpildes izmaksas.

Bieži uzdotie jautājumi par virsmas validāciju

Vai katra daļa ir jāpārbauda?

Nē. Izmantojiet statistiskos paraugu ņemšanas plānus, pamatojoties uz risku un procesa iespējām (Cpk).

Vai es varu apstiprināt manuālo pulēšanas procesu?

Jā, bet tas ir grūtāk. Automatizētos vai daļēji{1}}automatizētos procesus ir daudz vieglāk pārbaudīt un kontrolēt.

Kā atrast sertificētu ražotāju, kas piedāvā pilnu validāciju?

Meklējiet ISO 13485 (ar piedevu darbības jomā), AS9100 un dokumentētas IQ/OQ/PQ procedūras. Lūdziet redzēt viņu validācijas ģenerālplānu audita laikā.