航空宇宙 3D プリンティング アプリケーションの特徴
航空宇宙は、3D プリンティング テクノロジのアプリケーションにとって最も困難かつ価値のある分野です。航空部品は重量に非常に敏感であり、軽量設計は永遠の追求です。従来の製造プロセスはツールパスや金型の形状によって制限されており、複雑な構造を製造することが困難でした。 3D プリンティング技術は従来のプロセスの限界を打ち破り、トポロジーの最適化、格子構造、統合設計などの高度な設計コンセプトの製造を実現できます。航空宇宙部品には、材料の性能、製造精度、品質の安定性に対する非常に高い要求があり、欠陥があると致命的な結果につながる可能性があります。そのため、航空宇宙分野では、3D プリンティング技術に対する厳格なプロセス認証と品質管理システムが確立されています。
材料認証およびトレーサビリティ システム
航空宇宙で使用される 3D プリント材料には、厳格な材料認証が必要です。 1 つ目は、化学組成分析、機械的特性試験 (引張、圧縮、曲げ、衝撃、疲労など)、および物理的特性試験 (密度、硬度、導電率など) を含む材料性能試験です。 2 番目のステップは、ターゲットのプロセス パラメーターの下で材料の印刷性能と部品の性能を検証するプロセスの適用性検証です。 3 つ目は、さまざまなバッチの材料性能が安定していることを確認するためのバッチ一貫性検証です。材料トレーサビリティ システムでは、材料の各バッチに固有の識別が必要であり、原材料の調達、倉庫保管、使用から部品の製造までの全プロセスが追跡可能です。材料の保管には、材料の劣化や汚染を防ぐために管理された環境条件が必要です。材料のリサイクルも厳密に管理する必要があり、使用制限と性能監視メカニズムを確立する必要があります。
プロセス パラメータ認証プロセス
3D プリント プロセス パラメータ認証は、パーツの安定した品質を確保するための鍵です。通常、適格性評価プロセスには、パラメータ開発、実験計画法 (DOE) による最適なプロセス パラメータ ウィンドウの決定が含まれます。パラメータのロックにより認証パラメータの範囲が決定され、変更がある場合は再認証が必要になります。部品の試作。認定されたパラメータの下で一定数の試作部品を印刷します。性能試験: サイズ、密度、機械的特性、非破壊試験などを含む、プロトタイプ部品の包括的な性能試験を実施します。統計的工程管理 (SPC) は、工程の安定性を確保するための工程能力評価指標を確立します。プロセス認証は、AS9100 などの航空宇宙品質管理システム要件に従って実行する必要があり、認証文書はレビューと承認のために顧客または規制当局に提出する必要があります。認証後のパラメータ変更は変更管理プロセスの対象となります。
品質テストと非破壊テスト
航空宇宙用 3D プリント部品の品質テストには、破壊テストと非破壊テストが含まれます。破壊検査は、機械的特性検査、金属組織分析、化学成分分析などを含む、工程認証およびバッチサンプリング検査に使用されます。非破壊検査は、量産製品のすべての部品に対して必須の検査項目です。一般的に使用される方法には、内部細孔、亀裂、介在物、その他の欠陥を検出するための工業用 CT が含まれます。大面積の内部欠陥を検出するための超音波検査。表面の開口欠陥を検出する浸透検査。 X線検査により、特定の部品の内部欠陥が検出されます。三次元測定機や光学スキャナーを使用して部品の寸法を測定する寸法検査。試験結果を合格基準と比較し、不合格品については再検討して対処する必要があります。
設計承認と耐空証明
航空部品は、取り付けて使用する前に耐空証明を取得する必要があります。設計の承認には、設計が耐空要件を満たしていることを証明するために、部品設計図、材料仕様、プロセス手順、試験報告書、その他の文書の提出が必要です。製造承認には、設計を満たす部品を安定して製造できる製造能力の証明が必要です。部品の耐空証明は複雑なプロセスであり、申請者と耐空当局との緊密な協力が必要です。新興の製造技術である 3D プリンティングの耐空証明における経験は比較的限られており、より多くの適用事例とデータを蓄積する必要があります。後のやり直しを避けるために、認証要件とパスを明確にするために、プロジェクトの初期段階で耐空当局と連絡を取ることをお勧めします。