การรับรองกระบวนการพิมพ์ 3 มิติและการควบคุมคุณภาพสำหรับส่วนประกอบน้ำหนักเบาด้านการบินและอวกาศ

ลักษณะการใช้งานการพิมพ์ 3 มิติด้านการบินและอวกาศ

การบินและอวกาศเป็นสาขาที่ท้าทายและมีคุณค่าที่สุดสำหรับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ชิ้นส่วนการบินมีความอ่อนไหวต่อน้ำหนักอย่างมาก และการออกแบบที่มีน้ำหนักเบาคือสิ่งที่ปรารถนาชั่วนิรันดร์ กระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมถูกจำกัดด้วยทางเดินของเครื่องมือและรูปร่างของแม่พิมพ์ ทำให้ยากต่อการผลิตโครงสร้างที่ซับซ้อน เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติทลายข้อจำกัดของกระบวนการแบบเดิมๆ และสามารถตระหนักถึงการผลิตแนวคิดการออกแบบขั้นสูง เช่น การเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยี โครงสร้างตาข่าย และการออกแบบแบบผสมผสาน ชิ้นส่วนการบินและอวกาศมีข้อกำหนดที่สูงมากในด้านประสิทธิภาพของวัสดุ ความแม่นยำในการผลิต และความเสถียรด้านคุณภาพ และข้อบกพร่องใดๆ อาจนำไปสู่ผลที่ตามมาที่เป็นหายนะ ดังนั้นสาขาการบินและอวกาศจึงได้สร้างระบบการรับรองกระบวนการและการควบคุมคุณภาพที่เข้มงวดสำหรับเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ

การรับรองวัสดุและระบบตรวจสอบย้อนกลับ

วัสดุการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้ในการบินและอวกาศจำเป็นต้องมีการรับรองวัสดุที่เข้มงวด ประการแรกคือการทดสอบประสิทธิภาพของวัสดุ รวมถึงการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี การทดสอบคุณสมบัติทางกล (แรงดึง แรงอัด การดัดงอ การกระแทก ความล้า ฯลฯ) และการทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพ (ความหนาแน่น ความแข็ง การนำไฟฟ้า ฯลฯ) ขั้นตอนที่สองคือการตรวจสอบการบังคับใช้กระบวนการ ซึ่งจะตรวจสอบประสิทธิภาพการพิมพ์และประสิทธิภาพของชิ้นส่วนของวัสดุภายใต้พารามิเตอร์กระบวนการเป้าหมาย ประการที่สามคือการตรวจสอบความสอดคล้องของแบทช์เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพของวัสดุในแบทช์ต่างๆ มีความเสถียร ระบบตรวจสอบย้อนกลับของวัสดุกำหนดให้วัสดุแต่ละชุดต้องมีการระบุที่ไม่ซ้ำกัน และสามารถตรวจสอบย้อนกลับกระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การจัดหาวัตถุดิบ คลังสินค้า การใช้ไปจนถึงการผลิตชิ้นส่วนได้ การจัดเก็บวัสดุต้องมีสภาวะแวดล้อมที่ได้รับการควบคุมเพื่อป้องกันการย่อยสลายหรือการปนเปื้อนของวัสดุ การรีไซเคิลวัสดุยังต้องมีการควบคุมอย่างเข้มงวด และควรกำหนดขีดจำกัดการใช้และกลไกการตรวจสอบประสิทธิภาพ

กระบวนการรับรองพารามิเตอร์กระบวนการ

การรับรองพารามิเตอร์กระบวนการพิมพ์ 3D เป็นกุญแจสำคัญในการรับประกันคุณภาพของชิ้นส่วนที่มั่นคง กระบวนการตรวจสอบคุณสมบัติมักจะประกอบด้วย: การพัฒนาพารามิเตอร์ การกำหนดหน้าต่างพารามิเตอร์กระบวนการที่เหมาะสมที่สุดผ่านการออกแบบการทดลอง (DOE) การล็อคพารามิเตอร์จะกำหนดช่วงพารามิเตอร์การรับรอง และการเปลี่ยนแปลงใด ๆ จำเป็นต้องมีการรับรองอีกครั้ง การผลิตชิ้นส่วนทดลอง โดยการพิมพ์ชิ้นส่วนทดลองจำนวนหนึ่งภายใต้พารามิเตอร์ที่ได้รับการรับรอง การทดสอบประสิทธิภาพ: ดำเนินการทดสอบประสิทธิภาพที่ครอบคลุมบนชิ้นส่วนต้นแบบ รวมถึงขนาด ความหนาแน่น คุณสมบัติทางกล การทดสอบแบบไม่ทำลาย ฯลฯ การควบคุมกระบวนการทางสถิติ (SPC) จะสร้างตัวบ่งชี้การประเมินความสามารถของกระบวนการเพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของกระบวนการ การรับรองกระบวนการจะต้องดำเนินการตามข้อกำหนดของระบบการจัดการคุณภาพการบินและอวกาศ เช่น AS9100 และต้องส่งเอกสารการรับรองให้กับลูกค้าหรือหน่วยงานกำกับดูแลเพื่อตรวจสอบและอนุมัติ การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ใดๆ หลังจากการรับรองจะต้องผ่านกระบวนการควบคุมการเปลี่ยนแปลง

การทดสอบคุณภาพและการทดสอบแบบไม่ทำลาย

การทดสอบคุณภาพของชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยเครื่องบิน 3 มิติ รวมถึงการทดสอบแบบทำลายและการทดสอบแบบไม่ทำลาย การทดสอบแบบทำลายล้างใช้สำหรับการรับรองกระบวนการและการตรวจสอบการสุ่มตัวอย่างเป็นชุด รวมถึงการทดสอบคุณสมบัติทางกล การวิเคราะห์ทางโลหะวิทยา การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี ฯลฯ การทดสอบแบบไม่ทำลายเป็นรายการที่ต้องตรวจสอบสำหรับชิ้นงานทุกชิ้นในการผลิตจำนวนมาก วิธีการที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่: CT ทางอุตสาหกรรมเพื่อตรวจจับรูขุมขนภายใน รอยแตก สิ่งเจือปน และข้อบกพร่องอื่นๆ การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อตรวจจับข้อบกพร่องภายในในพื้นที่ขนาดใหญ่ การตรวจสอบการแทรกซึมเพื่อตรวจจับข้อบกพร่องในการเปิดพื้นผิว การตรวจสอบด้วยเอกซเรย์จะตรวจจับข้อบกพร่องภายในในชิ้นส่วนเฉพาะ การตรวจสอบขนาดโดยใช้เครื่องวัดพิกัดหรือเครื่องสแกนแบบออปติคัลเพื่อวัดขนาดชิ้นส่วน ต้องเปรียบเทียบผลการทดสอบกับมาตรฐานการยอมรับ และต้องมีการตรวจสอบและจัดการกับผลิตภัณฑ์ที่ไม่ผ่านการรับรอง

การอนุมัติการออกแบบและการรับรองความสมควรเดินอากาศ

ชิ้นส่วนการบินจะต้องได้รับการรับรองความสมควรเดินอากาศก่อนจึงจะสามารถติดตั้งและใช้งานได้ การอนุมัติการออกแบบจำเป็นต้องส่งแบบการออกแบบชิ้นส่วน ข้อมูลจำเพาะของวัสดุ ขั้นตอนกระบวนการ รายงานการทดสอบ และเอกสารอื่นๆ เพื่อพิสูจน์ว่าการออกแบบเป็นไปตามข้อกำหนดความสมควรเดินอากาศ การอนุมัติการผลิตจำเป็นต้องมีการพิสูจน์ว่าความสามารถในการผลิตสามารถผลิตชิ้นส่วนที่ตรงตามการออกแบบได้อย่างมีเสถียรภาพ การรับรองความสมควรเดินอากาศของชิ้นส่วนเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งต้องได้รับความร่วมมืออย่างใกล้ชิดระหว่างผู้ยื่นคำขอและหน่วยงานความสมควรเดินอากาศ เนื่องจากเทคโนโลยีการผลิตที่เกิดขึ้นใหม่ การพิมพ์ 3 มิติมีประสบการณ์ค่อนข้างจำกัดในการรับรองความสมควรเดินอากาศ และจำเป็นต้องมีการสะสมกรณีการใช้งานและข้อมูลเพิ่มมากขึ้น ขอแนะนำให้สื่อสารกับหน่วยงานความสมควรเดินอากาศในระยะแรกของโครงการเพื่อชี้แจงข้อกำหนดการรับรองและเส้นทางเพื่อหลีกเลี่ยงการทำงานซ้ำในภายหลัง