Сертификация процесса 3D-печати и контроль качества легких компонентов для аэрокосмической отрасли

Характеристики применения 3D-печати в аэрокосмической отрасли

Аэрокосмическая отрасль является наиболее сложной и ценной областью применения технологии 3D-печати. Авиационные детали чрезвычайно чувствительны к весу, а легкий дизайн – это вечная цель. Традиционные производственные процессы ограничены траекторией движения инструмента и формой пресс-форм, что затрудняет изготовление сложных конструкций. Технология 3D-печати преодолевает ограничения традиционных процессов и позволяет реализовать передовые концепции дизайна, такие как оптимизация топологии, решетчатая структура и интегрированный дизайн. К деталям аэрокосмической отрасли предъявляются чрезвычайно высокие требования к характеристикам материалов, точности изготовления и стабильности качества, и любые дефекты могут привести к катастрофическим последствиям. Поэтому в аэрокосмической отрасли созданы строгие системы сертификации процессов и контроля качества технологий 3D-печати.

Система сертификации и отслеживания материалов

Материалы для 3D-печати, используемые в аэрокосмической отрасли, требуют строгой сертификации материалов. Первым является тестирование характеристик материала, включая анализ химического состава, тестирование механических свойств (растяжение, сжатие, изгиб, удар, усталость и т. д.) и тестирование физических свойств (плотность, твердость, проводимость и т. д.). Вторым шагом является проверка применимости процесса, которая проверяет производительность печати и производительность детали материала при целевых параметрах процесса. Третий — проверка согласованности партий, чтобы гарантировать стабильность характеристик материала различных партий. Система отслеживания материалов требует, чтобы каждая партия материалов имела уникальную идентификацию, и чтобы весь процесс от закупки сырья, складирования, использования до производства деталей был прослеживаемым. Хранение материалов требует контролируемых условий окружающей среды, чтобы предотвратить деградацию или загрязнение материала. Переработку материалов также необходимо строго контролировать, а также следует установить механизм контроля пределов использования и эффективности.

Процесс сертификации параметров процесса

Сертификация параметров процесса 3D-печати является ключом к обеспечению стабильного качества деталей. Процесс квалификации обычно включает в себя: разработку параметров, определение оптимального окна параметров процесса посредством планирования экспериментов (DOE). Блокировка параметров определяет диапазон параметров сертификации, и любые изменения требуют повторной сертификации. Пробное производство деталей, печать определенного количества пробных деталей по сертифицированным параметрам. Тестирование производительности: проводите комплексное тестирование производительности деталей прототипа, включая размер, плотность, механические свойства, неразрушающий контроль и т. д. Статистический контроль процесса (SPC) устанавливает показатели оценки возможностей процесса для обеспечения стабильности процесса. Сертификация процесса должна проводиться в соответствии с требованиями системы управления качеством в аэрокосмической отрасли, такими как AS9100, а сертификационные документы должны быть представлены клиентам или регулирующим органам для рассмотрения и утверждения. Любые изменения параметров после сертификации подлежат процессу контроля изменений.

Проверка качества и неразрушающий контроль

Проверка качества деталей, напечатанных на 3D-принтере аэрокосмической отрасли, включает в себя разрушающий контроль и неразрушающий контроль. Разрушающий контроль используется для сертификации процесса и контроля выборки партий, включая испытания механических свойств, металлографический анализ, анализ химического состава и т. д. Неразрушающий контроль является обязательным элементом контроля для каждой детали в массовом производстве. Обычно используемые методы включают: промышленную КТ для обнаружения внутренних пор, трещин, включений и других дефектов. Ультразвуковой контроль для выявления внутренних дефектов большой площади. Капиллярный контроль для обнаружения дефектов поверхности. Рентгеновский контроль выявляет внутренние дефекты в конкретных деталях. Контроль размеров с использованием координатно-измерительной машины или оптического сканера для измерения размеров детали. Результаты испытаний необходимо сравнить со стандартами приемки, а неквалифицированные продукты необходимо проверить и принять меры.

Утверждение конструкции и сертификация летной годности

Авиационные детали должны получить сертификат летной годности, прежде чем их можно будет установить и использовать. Утверждение конструкции требует предоставления чертежей деталей, спецификаций материалов, технологических процедур, протоколов испытаний и других документов, подтверждающих, что конструкция соответствует требованиям летной годности. Для утверждения производства требуется доказательство того, что производственные мощности позволяют стабильно производить детали, соответствующие проекту. Сертификация летной годности деталей — сложный процесс, требующий тесного сотрудничества между заявителем и органом, отвечающим за летную годность. Будучи новой производственной технологией, 3D-печать имеет относительно ограниченный опыт в сертификации летной годности, и необходимо накопить больше примеров применения и данных. Рекомендуется связаться с органом по летной годности на ранних этапах проекта, чтобы уточнить требования и пути сертификации, чтобы избежать доработок в дальнейшем.