Stratasys 旗下3D打印服务机构验证VELO3D的质量跟踪系统

发布时间:2020-11-21浏览次数:5


Stratasys Direct Manufacturing,是Stratasys所设立的3D打印及传统制造服务机构,拥有6种增材制造工艺和3种常规制造技术。其目标是通过不断突破极限并改进制造技术,帮助用户革新产品开发能力。为了满足主要行业对准确性和可追溯性的需求,Stratasys Direct的工艺和制造工程师对每项技术都深入了解,形成了包括工艺、检验和材料在内的综合数字可追溯性质量管理生态系统。

 

作为金属3D打印领域的明星企业,VELO3D以无支撑制造和Assure过程质量控制系统闻名,为了检验后者是否确如官方宣传那样有效,Stratasys Direct花费12周时间对Assure质量控制系统进行了现场测试评估,验证了该系统对构建监控完整性、材料性能预测准确性以及过程数据的采集效果。

 

 

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图2:正常打印与故意引入缺陷的X射线图像

 

两家公司共同收集了Assure的数据集以及零件的实际性能数据,以用来评估Assure的预测结果与观察到的实际零件性能的相关性。通过持续分析熔池数据并将其与多个生产运行因素相关联,工程师可以实时生成具有统计意义的现象规律。

 

VELO3D的工程师制作了一个测试结构,其形状类似楔形(20mm x 41mm),尺寸较小,跟随Stratasys Direct的实际生产任务一起执行。这些测试结构在垂直方向“堆叠”形成一个塔楼,每项验证建造都有两个测试塔,每台激光器分配一个。将这些楔形物从构建板上取下后可以用手将其分开。样品的几何形状如图2所示,其设计便于进行破坏性测试。

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图3:将测试结构添加到生产任务中进行破坏性测试

将Stratasys Direct和VELO3D收集的数据一起绘制,图3显示了Assure孔隙率预测值与实际整体孔隙率结果之间的相关性。在生产条件下,Stratasys Direct的蓝宝石3D打印机所制造的零件致密度非常高(由空心的蓝色方块表示),对光束尺寸的调整并不足以引入缺陷(两个蓝色实心数据点位于无空隙区域),而对氩气流量的调整则出现了大量孔隙。

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图4:在Stratasys Direct上运行的体积/孔隙率(x射线)与assure孔隙率预测的对数/线性图


这意味着蓝宝石打印机的激光光斑尺寸处理窗口很大。数据表明,Assure质量控制系统对于孔隙率的预测和实际测量值是一致的。

 

Assure对于生产任务的孔隙度预测结果如图4所示,很明显,这些零件的预测缺陷率相对恒定,并且在所有层中都很低。唯一的偏差发生在865层的496号样件。随后对打印中断的分析表明,该层出现了紧急停止事件,需要重新启动打印。该中断在Assure孔隙率预测数据中清晰可见,显示为异常熔体。然而,X射线分析表明,该层未出现任何熔合缺陷,表明熔合过程的偏差不足以导致缺陷。图5:Assure对每层孔隙率的预测数据


未来工作

 

为了充分利用孔隙率预测作为零件质量的评价标准,Stratasys Direct希望制作一个具有两个轴的四象限图:一个代表实际体积孔隙率,一个代表预测孔隙率。理想情况下,目标材料特性线以上的所有数据点都应显示高于已建立阈值的预测水平。

 

但是实际的测量结果显示,可以建立这种相关性,但无法创建确定的线性阈值,也即大体趋势是可以预测的。Stratasys Direct团队和VELO3D将继续合作,完善传感器数据处理算法,以期实现更精确的测量。

 

 


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