소개: 실제 품질사고
2023년에 한 항공우주 회사에서 SLM(선택적 레이저 용융) 공정을 사용하여 제조한 티타늄 합금 구조 부품 배치가 벤치 테스트 중에 조기 피로 파손을 겪었습니다. 추적 결과, 동일한 배치의 24개 부품 중 6개에 다양한 정도의 기공 결함이 있는 것으로 나타났으며, 결함률은 최대 25%에 달했습니다. 완전한 공정 매개변수 기록이 부족하여 문제의 원인을 정확하게 찾을 수 없었고, 이로 인해 전체 부품 배치가 폐기되고 800,000위안 이상의 직접적인 경제적 손실이 발생했습니다.
이 사례는 3D 프린팅 제조의 핵심 문제점, 즉 프로세스 매개변수의 복잡성과 품질 추적성 부족을 드러냅니다. 기존 절단 가공과 달리 3D 프린팅 공정에는 레이저 출력, 스캐닝 속도, 층 두께, 분말 코팅 매개변수, 성형 온도 등과 같은 수십 가지 공정 매개변수가 결합됩니다. 매개변수의 작은 편차로 인해 내부 결함이 발생할 수 있습니다. 업계 통계에 따르면 체계적인 추적 시스템이 부족한 3D 프린팅 작업장에서 제품의 최초 통과율은 일반적으로 85%-90%에 불과하며 이는 기존 제조의 95% 이상 수준보다 훨씬 낮습니다.
1. 3D 프린팅 품질 추적성의 특별한 과제
3D 프린팅 품질 추적 시스템을 구축하려면 먼저 기존 제조 방식과의 본질적인 차이점을 이해해야 합니다. SLS(선택적 레이저 소결)와 SLM이라는 두 가지 주류 금속 인쇄 공정을 예로 들면 품질에 영향을 미치는 요소는 다중 매개변수 결합과 비선형 상관 관계의 중요한 특징을 보여줍니다.
1. 프로세스 매개변수의 복잡성
SLM 프로세스의 주요 매개변수는 다음과 같습니다.
- 레이저 매개변수: 전력 150-400W(티타늄 합금 일반 값), 스캔 속도 600-1200mm/s, 스폿 직경 50-100μm
- 스캐닝 전략: 스캐닝 간격 0.1-0.14mm, 레이어 두께 30-50μm, 스캐닝 각도 회전 67°
- 환경 매개변수: 성형 챔버의 산소 함량