Certificação do processo de impressão 3D e controle de qualidade para componentes leves aeroespaciais

Características da aplicação de impressão 3D aeroespacial

A indústria aeroespacial é o campo mais desafiador e valioso para a aplicação da tecnologia de impressão 3D. As peças de aviação são extremamente sensíveis ao peso e o design leve é ​​uma busca eterna. Os processos de fabricação tradicionais são limitados pelos caminhos das ferramentas e formatos de molde, dificultando a fabricação de estruturas complexas. A tecnologia de impressão 3D rompe as limitações dos processos tradicionais e pode realizar a fabricação de conceitos de design avançados, como otimização de topologia, estrutura de rede e design integrado. As peças aeroespaciais têm requisitos extremamente elevados em termos de desempenho de material, precisão de fabricação e estabilidade de qualidade, e quaisquer defeitos podem levar a consequências catastróficas. Portanto, o campo aeroespacial estabeleceu rigorosos sistemas de certificação de processos e controle de qualidade para tecnologia de impressão 3D.

Sistema de certificação e rastreabilidade de materiais

Os materiais de impressão 3D usados ​​na indústria aeroespacial exigem uma certificação rigorosa de materiais. O primeiro são testes de desempenho de materiais, incluindo análise de composição química, testes de propriedades mecânicas (tração, compressão, flexão, impacto, fadiga, etc.) e testes de propriedades físicas (densidade, dureza, condutividade, etc.). A segunda etapa é a verificação da aplicabilidade do processo, que verifica o desempenho de impressão e o desempenho da peça do material sob os parâmetros de processo alvo. A terceira é a verificação da consistência do lote para garantir que o desempenho do material dos diferentes lotes seja estável. O sistema de rastreabilidade de materiais exige que cada lote de materiais tenha uma identificação única, e todo o processo, desde a aquisição de matérias-primas, armazenamento e uso até a fabricação de peças, seja rastreável. O armazenamento de materiais requer condições ambientais controladas para evitar a degradação ou contaminação do material. A reciclagem de materiais também precisa ser rigorosamente controlada, e um limite de uso e um mecanismo de monitoramento de desempenho devem ser estabelecidos.

Processo de certificação de parâmetros de processo

A certificação de parâmetros de processo de impressão 3D é a chave para garantir a qualidade estável das peças. O processo de qualificação geralmente inclui: desenvolvimento de parâmetros, determinação da janela de parâmetros de processo ideal por meio de planejamento de experimentos (DOE). O bloqueio de parâmetros determina a faixa de parâmetros de certificação e quaisquer alterações exigem recertificação. Produção experimental de peças, imprimindo um certo número de peças experimentais sob parâmetros certificados. Testes de desempenho: conduza testes de desempenho abrangentes em peças de protótipo, incluindo tamanho, densidade, propriedades mecânicas, testes não destrutivos, etc. O controle estatístico de processo (SPC) estabelece indicadores de avaliação de capacidade de processo para garantir a estabilidade do processo. A certificação do processo deve ser realizada de acordo com os requisitos do sistema de gestão da qualidade aeroespacial, como AS9100, e os documentos de certificação devem ser submetidos aos clientes ou agências reguladoras para revisão e aprovação. Quaisquer alterações de parâmetros após a certificação estão sujeitas a um processo de controle de alterações.

Testes de qualidade e testes não destrutivos

Os testes de qualidade de peças impressas em 3D aeroespaciais incluem testes destrutivos e testes não destrutivos. Os testes destrutivos são usados ​​para certificação de processos e inspeção de amostragem de lotes, incluindo testes de propriedades mecânicas, análises metalográficas, análises de composição química, etc. Os testes não destrutivos são um item de inspeção obrigatória para cada peça na produção em massa. Os métodos comumente usados ​​incluem: TC industrial para detectar poros internos, rachaduras, inclusões e outros defeitos. Teste ultrassônico para detectar defeitos internos em grandes áreas. Inspeção penetrante para detectar defeitos de abertura superficial. A inspeção por raios X detecta defeitos internos em peças específicas. Inspeção dimensional, usando uma máquina de medição por coordenadas ou scanner óptico para medir as dimensões das peças. Os resultados dos testes precisam ser comparados com os padrões de aceitação e os produtos não qualificados precisam ser revisados ​​e tratados.

Aprovação de projeto e certificação de aeronavegabilidade

As peças de aviação devem obter certificação de aeronavegabilidade antes de poderem ser instaladas e usadas. A aprovação do projeto exige a apresentação de desenhos de peças, especificações de materiais, procedimentos de processo, relatórios de testes e outros documentos para provar que o projeto atende aos requisitos de aeronavegabilidade. A aprovação de fabricação exige prova de que as capacidades de fabricação podem produzir peças que atendam ao projeto de maneira estável. A certificação de aeronavegabilidade de peças é um processo complexo que requer uma cooperação estreita entre o requerente e a autoridade de aeronavegabilidade. Sendo uma tecnologia de fabrico emergente, a impressão 3D tem uma experiência relativamente limitada em certificação de aeronavegabilidade e é necessário acumular mais casos de aplicação e dados. Recomenda-se comunicar-se com a autoridade de aeronavegabilidade nas fases iniciais do projeto para esclarecer os requisitos e caminhos de certificação para evitar retrabalhos posteriores.