Certificación del proceso de impresión 3D y control de calidad de componentes ligeros aeroespaciales

Características de la aplicación de impresión 3D aeroespacial

El sector aeroespacial es el campo más desafiante y valioso para la aplicación de la tecnología de impresión 3D. Las piezas de aviación son extremadamente sensibles al peso y el diseño liviano es una búsqueda eterna. Los procesos de fabricación tradicionales están limitados por las trayectorias de las herramientas y las formas de los moldes, lo que dificulta la fabricación de estructuras complejas. La tecnología de impresión 3D rompe las limitaciones de los procesos tradicionales y puede realizar la fabricación de conceptos de diseño avanzados como optimización de topología, estructura reticular y diseño integrado. Las piezas aeroespaciales tienen requisitos extremadamente altos en cuanto al rendimiento del material, la precisión de fabricación y la estabilidad de la calidad, y cualquier defecto puede tener consecuencias catastróficas. Por lo tanto, el campo aeroespacial ha establecido estrictos sistemas de control de calidad y certificación de procesos para la tecnología de impresión 3D.

Sistema de trazabilidad y certificación de materiales

Los materiales de impresión 3D utilizados en el sector aeroespacial requieren una certificación de material estricta. La primera son las pruebas de rendimiento del material, que incluyen análisis de composición química, pruebas de propiedades mecánicas (tracción, compresión, flexión, impacto, fatiga, etc.) y pruebas de propiedades físicas (densidad, dureza, conductividad, etc.). El segundo paso es la verificación de la aplicabilidad del proceso para verificar el rendimiento de impresión y el rendimiento parcial del material según los parámetros del proceso objetivo. El tercero es la verificación de la coherencia de los lotes para garantizar que el rendimiento del material de diferentes lotes sea estable. El sistema de trazabilidad de materiales requiere que cada lote de materiales tenga una identificación única y que todo el proceso, desde la adquisición de la materia prima, el almacenamiento y el uso hasta la fabricación de piezas, sea rastreable. El almacenamiento de materiales requiere condiciones ambientales controladas para evitar la degradación o contaminación del material. También es necesario controlar estrictamente el reciclaje de materiales y establecer un límite de uso y un mecanismo de seguimiento del rendimiento.

Proceso de certificación de parámetros del proceso

La certificación de parámetros del proceso de impresión 3D es la clave para garantizar una calidad estable de las piezas. El proceso de calificación generalmente incluye: desarrollo de parámetros, determinación de la ventana óptima de parámetros del proceso mediante el diseño de experimentos (DOE). El bloqueo de parámetros determina el rango de parámetros de certificación y cualquier cambio requiere una nueva certificación. Producción de piezas de prueba, imprimiendo un número determinado de piezas de prueba bajo parámetros certificados. Pruebas de rendimiento: realice pruebas de rendimiento integrales en piezas prototipo, incluido el tamaño, la densidad, las propiedades mecánicas, las pruebas no destructivas, etc. El control estadístico de procesos (SPC) establece indicadores de evaluación de la capacidad del proceso para garantizar la estabilidad del proceso. La certificación del proceso debe llevarse a cabo de acuerdo con los requisitos del sistema de gestión de calidad aeroespacial, como AS9100, y los documentos de certificación deben enviarse a los clientes o agencias reguladoras para su revisión y aprobación. Cualquier cambio de parámetro después de la certificación está sujeto a un proceso de control de cambios.

Pruebas de calidad y pruebas no destructivas

Las pruebas de calidad de piezas impresas en 3D aeroespaciales incluyen pruebas destructivas y pruebas no destructivas. Las pruebas destructivas se utilizan para la certificación de procesos y la inspección de muestreo de lotes, incluidas pruebas de propiedades mecánicas, análisis metalográficos, análisis de composición química, etc. Las pruebas no destructivas son un elemento de inspección imprescindible para cada pieza en la producción en masa. Los métodos comúnmente utilizados incluyen: CT industrial para detectar poros internos, grietas, inclusiones y otros defectos. Pruebas ultrasónicas para detectar defectos internos de gran superficie. Inspección con penetrantes para detectar defectos de apertura superficial. La inspección por rayos X detecta defectos internos en piezas específicas. Inspección dimensional, utilizando una máquina de medición de coordenadas o un escáner óptico para medir las dimensiones de la pieza. Los resultados de las pruebas deben compararse con los estándares de aceptación y los productos no calificados deben revisarse y tratarse.

Aprobación de diseño y certificación de aeronavegabilidad

Las piezas de aviación deben obtener la certificación de aeronavegabilidad antes de poder instalarse y utilizarse. La aprobación del diseño requiere la presentación de dibujos de diseño de piezas, especificaciones de materiales, procedimientos de proceso, informes de prueba y otros documentos para demostrar que el diseño cumple con los requisitos de aeronavegabilidad. La aprobación de fabricación requiere prueba de que las capacidades de fabricación pueden producir de manera estable piezas que cumplan con el diseño. La certificación de aeronavegabilidad de piezas es un proceso complejo que requiere una estrecha cooperación entre el solicitante y la autoridad de aeronavegabilidad. Como tecnología de fabricación emergente, la impresión 3D tiene una experiencia relativamente limitada en la certificación de aeronavegabilidad y es necesario acumular más casos de aplicación y datos. Se recomienda comunicarse con la autoridad de aeronavegabilidad en las primeras etapas del proyecto para aclarar los requisitos de certificación y las rutas para evitar retrabajos posteriores.