금속 3D 프린팅 후 품질 검사를 수행하는 방법은 무엇입니까?

一,-비파괴 검사 기술: 외부에서 내부 결함을 찾아내는 기술
금속 3D 프린팅의 품질을 확인하는 주요 방법은 품목의 구조에 영향을 주지 않고 내부 결함을 찾을 수 있는 비{1}}파괴 검사(NDT)입니다. 뚜렷한 탐지 원리에 따라 가장 일반적인 기술은 네 가지 그룹으로 나눌 수 있습니다.
1. 마이크로 CT(산업용 컴퓨터 단층촬영)
Micro CT는 X-레이를 사용하여 부품을 살펴보고 여러 각도에서 데이터를 얻습니다. 컴퓨터로 재구성된 후 마이크로미터 해상도로 결함을 찾을 수 있는 3차원 단층 촬영 이미지를 생성합니다. 450kV X-선 소스를 갖춘 Micro CT 시스템은 알루미늄 합금 실린더 헤드 내부에서 직경 0.02mm의 기공을 찾아 기공률, 균열 길이 등을 측정할 수 있습니다. 주요 이점은 다음과 같습니다.
전체 차원 검사: 부품의 내부 결함(균열 및 기공 등)과 외부 기하학적 수차(벽 두께 및 변형 등)를 동시에 찾을 수 있습니다.
높은 정확도의 정량화: 3D 재구성 기술을 통해 결함의 크기, 위치, 분포 밀도를 정확하게 추정할 수 있습니다.
비접촉식 작업-: 다시는 정밀 부품에 해를 끼치지 마세요.
2. 방사선 사진 검사(RT)
"금속 재료의 비파괴 검사 - 방사선 검사"에 대한 GB/T 35351 표준에 따라 방사선 검사는 X-선이나 감마선이 부품을 통과하는 방식의 변화를 관찰하여 내부 결함을 찾아냅니다. 예를 들어, 티타늄 합금 항공 블레이드를 검사하는 동안 방사선 검사를 통해 층간 불융합 문제를 찾아내고 이미지 품질 표시기(IQI)를 사용하여 감지 감도를 측정할 수 있습니다. 다음과 같은 몇 가지 문제가 있습니다.
침투 능력의 한계: 텅스텐 합금과 같은 고밀도-재료에는 고에너지 방사선원이 필요합니다.-
2차원 이미징의 한계-: 투영이 겹치면 복잡한 구조 부품의 문제가 숨겨질 수 있습니다.
3. 음파(UT)를 이용한 테스트
초음파 테스트는 고주파{0}}주파수 음파가 반사되어 부품을 통과하여 이동하는 방식을 사용하여 균열 및 함유물과 같은 표면 근처의 결함을 찾아냅니다.- 예를 들어, 위상 배열 초음파 기술(PAUT)은 다중-요소 프로브를 사용하여 316L 스테인리스강 금형의 결함을 신속하게 찾아 사진을 찍을 수 있습니다. 그 특성 중 일부는 다음과 같습니다.
매우 민감함: 몇 미크론 정도의 작은 균열도 찾아낼 수 있습니다.
방향 의존성: 프로브의 각도는 부품의 형상에 맞게 설정되어야 합니다.
4. 레이저 초음파(LUT)를 이용한 테스트
LUT는 레이저 펄스를 사용해 부품 표면에서 응력파를 이동시키고, 이를 통해 음파가 어떻게 이동하는지 관찰하여 결함을 찾아냅니다. 난양 기술대학교 팀은 0.1mm 해상도로 15분 만에 티타늄 합금 부품의 균열을 찾아낼 수 있는 레이저 초음파 시스템을 구축했습니다. 이 방법은 온라인에서 어려운 곡선 부품을 찾는 데 좋습니다.
2, 미세 구조부터 거시적 형태까지 표면 품질 확인
금속 3D 프린팅 제품의 표면 품질은 제품의 지속 시간과 부식 저항성에 직접적인 영향을 미칩니다. 표면 검사 중에 다음 치수를 확인해야 합니다.
1. 표면 거칠기 측정
부품 표면 프로파일의 산술 평균 편차(Ra)를 찾으려면 MarSurf 시리즈와 같은 표면 거칠기 측정기를 사용하십시오. 예를 들어, SLM 방법으로 제작된 Ti6Al4V 티타늄 합금 부품의 표면 Ra 값은 일반적으로 6~10μm입니다. 항공 표준을 충족하려면 전해 연마를 사용하여 이 값을 0.8μm 미만으로 낮추어야 합니다.
2. 미세구조 분석
주사전자현미경(SEM)을 사용하여 부품의 입자 구조, 상 구성 및 결함 형태를 살펴보세요. HIP(열간 등압 성형)는 알루미늄 합금 물체의 모양을 변경할 수 있으며 SEM 사진을 통해 이를 확인할 수 있습니다.
3. 화학적 구성 테스트
조각에 어떤 화학 물질이 들어 있는지 확인하려면 X-선 형광 분광계(XRF) 또는 유도 결합 플라즈마 질량 분석기(ICP-MS)를 사용하세요. 예를 들어, 3D 프린팅된 니켈-기반 고온-합금에서 Cr, Co, W 및 기타 원소의 함량 편차를 검사하여 ASTM F3001 표준을 충족하는지 확인합니다.
3, 기계적 성능 테스트: 부품의 무게를 얼마나 견딜 수 있는지 확인
금속 3D 프린팅 물체의 기계적 품질을 검증하여 다음과 같은 수준인지 확인하는 것이 중요합니다.
1. 인장강도 시험
GB/T 228.1 표준에서는 만능 시험기를 사용하여 부품의 인장 강도(Rm), 항복 강도(Rp0.2) 및 연신율(A)을 확인하도록 규정하고 있습니다. 예를 들어, SLM 공법으로 제작된 17-4PH 스테인리스강 부품의 Rm은 1000MPa 이상이어야 합니다.
2. 피로도 테스트
R-R 시험기와 같은 회전 굽힘 피로 시험기를 사용하여 부품이 주기적 변형을 받을 때 부품이 얼마나 오래 지속되는지 확인하십시오. 예를 들어, 항공용 패스너는 10주기의 하중 테스트를 거쳐야 하며 균열 전파 속도는 1 × 10⁻⁶mm/주기 미만이어야 합니다.
3. 경도 테스트
비커스 경도 시험기(HV) 또는 로크웰 경도 시험기(HRC)를 사용하여 품목 표면이 얼마나 단단한지 확인할 수 있습니다. 예를 들어, 터빈 블레이드에는 DMLS 기술로 인쇄할 때 HV 값이 450~500인 Inconel 718로 제작된 부품이 필요합니다.
4, 업계 관행: 표준화 및 지능화 추세
1. 국가표준체계 구축
2025년 9월에 발효된 3D 프린팅에 대한 세 가지 국가 표준(GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025, GB/T 45667-2025)은 업계에서 품질을 판단할 수 있는 단일 방법을 제공합니다. 예를 들어, GB/T 45675는 SLM 부품의 표면 거칠기를 평가하는 방법을 설명하고 Ra 값 감지 반복성 오류가 5% 이하여야 한다고 요구합니다.
2. 스마트 탐지 기술 활용
기계 학습과 인공 지능을 사용하면 탐지가 더욱 효율적으로 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 난양기술대학(Nanyang Technological University)은 티타늄 합금 부품의 미세 구조 평가를 단 15분 만에 완료할 수 있고 비용은 SEM 방법의 1/10에 불과한 광학 이미징-기반 결정 방향 분석 시스템을 만들었습니다.
3. 전체 공정에 대한 품질 관리
선도적인 기업들은 '디자인 인쇄 테스트 피드백'을 위한 폐쇄형{0}}루프 시스템을 구축했습니다. 예를 들어 GE Aviation은 SLM 장비에 현장 모니터링 시스템을 추가했습니다.- 이를 통해 레이저 강도와 스캐닝 속도를 실시간으로 변경할 수 있어 부품 불량률이 8%에서 0.5% 미만으로 낮아졌습니다.