Как показывает практика контроля качества, изготовить идеальную деталь с помощью аддитивных технологий значительно сложнее, чем можно подумать. Аддитивное производство методом 3D-печати из металлического порошка – это послойное наращивание объекта с помощью компьютерных 3D технологий, при котором незначительные дефекты, неравномерное охлаждение, внутренние напряжения и неоптимальные параметры печати могут привести к браку детали. Более того, эти дефекты порой бывает настолько сложно обнаружить, что бракованная деталь может попасть в эксплуатацию.
Аддитивные технологии позволяют создавать детали с очень сложной геометрией, что дополнительно усложняет проверку их качества. Например, использование решетчатых конструкций или топологическая оптимизация позволяют получить деталь с максимальной удельной прочностью. Однако, традиционные методы неразрушающего контроля не применимы к таким деталям, поскольку наружный слой детали может перекрывать доступ к её внутренней структуре – например, решётчатому заполнению.
Для оптимизации качества деталей, полученных с помощью аддитивной технологии, необходимо наладить точный, надёжный и стабильный процесс проверки и контроля. Один из таких методов проверки был разработан компаниями ANSYS, Synopsys и North Star Imaging (NSI). В рамках этого метода для построения трёхмерной модели используются данные, полученные при помощи компьютерной томографии (КТ). Затем при помощи программного обеспечения Synopsys Simpleware они преобразовываются в конечно-элементную модель, расчёт которой можно выполнить в ANSYS Mechanical.
Как выполнить проверку качества детали при помощи КТ-сканера и ANSYS Mechanical
Так как же выполнить контроль качества напечатанной металлической детали со сложной геометрией? Первым делом необходимо получить томографические изображения детали. В компании NSI поясняют, что трёхмерное КТ сканирование решетчатого кронштейна со сложной геометрией может занимать от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от его размеров, геометрии и плотности.
Далее полученные послойные изображения следует обработать при помощи программного обеспечения Synopsys Simpleware, которое позволяет, например, выделить интересующие фрагменты модели – области, в которых наблюдаются отличия между проектной и реальной геометрией детали. Но самое главное – Synopsys Simpleware позволяет создать трёхмерную цифровую модель на основе данных КТ сканирования, которую затем можно разбить на объёмные конечные элементы.
Эту объёмную конечно-элементную модель можно импортировать из Synopsys Simpleware в ANSYS Mechanical и выполнить её прочностной расчёт, что займёт значительно меньше времени, чем проведение натурных испытаний детали. Следовательно, такого вида расчёты могут быть важной частью процесса валидации и сертификации продукции аддитивного производства.
Если в результате расчётов изготовленная деталь проходит проверку, то всё прекрасно. Если же не проходит, то для выяснения причин можно воспользоваться такими инструментами моделирования как ANSYS Additive Suite.
Чтобы узнать больше о том, как воспользоваться методом контроля качества, разработанного компаниями Synopsys, NSI и ANSYS, ознакомьтесь с материалами вебинара Get More from Industrial Additive Manufacturing: New Solutions for CT-based Inspection & Simulation (на английском языке).
Источник: www.ansys.com
Автор: Steve Pilz