Bringer realtid, finskala, kvalitetskontrol under overfladen til 3D -udskrivning

3D -print revolutionerer fremstillingen ved at spilde meget mindre materiale og energi end konventionel bearbejdning og produktionslinjesamling. Nu, forskere fra Japan har fundet en opdagelse, der vil hjælpe virksomheder pålideligt med at lave selv meget komplekse 3D-printede produkter.

I en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Ultralyd , forskere fra Osaka University brugte laser-ultralyd til at opdage defekter i små skalaer under overfladen af ​​3D-trykte metalsamlinger, og har på den måde introduceret en unik kvalitetskontrolteknologi inden for 3D -print.

Bearbejdning har længe været den primære metode til fremstilling af produkter. Grundtanken er, at du starter med et større stykke materiale, skær den i en bestemt form, og saml derefter separat tilberedte dele til et større produkt. Med bearbejdning, kvalitetskontrol kan udføres på hvert trin i fremstillingsprocessen, men det er svært hurtigt at bygge en prototype eller et meget komplekst produkt. I disse tilfælde, en mere nyttig tilgang er 3D-udskrivning:lag-for-lag-samling, der starter fra (f.eks.) en edb-plan. At overvinde udfordringerne ved 3D -print - såsom vanskeligheden ved at opdage interne defekter uden at beskadige produktet - er noget forskerne ved Osaka University havde til formål at tage fat på.

"Det er ofte udfordrende at bruge lasergenererede ultralydsekoer til at identificere fejl under jorden i 3D-printede enheder, "forklarer hovedforfatter af undersøgelsen Takahiro Hayashi." Vi genererede ultralydsbølger i megahertz -området for at afdække små defekter, der ofte er svære at forestille sig. "

For at skabe en kunstig defekt i en 3D-printet del, forskerne fremstillede først en aluminiumsplade med et hul i millimeterskala boret i den, og oven på det anbragt en tynd, fejlfri aluminiumsplade. De scannede derefter en laser over overfladen og opdagede de resulterende ultralydsvibrationer fra aluminiumet. Matematisk behandling af disse vibrationer muliggjorde en grafisk aflæsning, der fremhævede placeringen og størrelsen af ​​de interne defekter.

"Vi varierede systematisk varigheden af ​​laserpulsen, frekvensområde, og gentagelsesfrekvens for at optimere billeddannelse af defekter, og udviklede en teoretisk analyse af vores fund, "siger Takahiro Hayashi." Avancerede test på en 3D-printet legering, der almindeligvis bruges som et benchmark i forskning, viste, at vi endda kan opdage defekter, der kun er 500 mikrometer i størrelse. "

Disse resultater har forskellige anvendelsesmuligheder. Ved yderligere optimering af fejldetekteringssystemet, man kunne opdage beskadigelse af en 3D-printet del, efterhånden som fabrikationen forløber, og dermed reparere det i realtid med den samme lethed, som man gør ved bearbejdning. Ved at gøre sådan, forskerne ved Osaka University forbedrer det praktiske ved 3D -print til at bygge indviklede enheder i kommerciel skala.