Kontrola jakości laserowego osadzania metali
Technologia LMD ma wiele zalet, związanych między innymi z całkowitym wyeliminowaniem strat materiałów podczas produkcji. Umożliwia ona także łatwą obróbkę mniej gęstych, w porównaniu ze stalą, materiałów, takich jak aluminium czy tytan. W ramach projektu INTRAPID (Innovative inspection techniques for laser powder deposition quality control), finansowanego ze środków UE, opracowano trzy metody NDT służące do kontroli części i komponentów wytwarzanych przy pomocy druku przestrzennego, a w szczególności techniki LMD. Były one oparte na wzbudzaniu ultradźwięków przy pomocy lasera, termografii wykorzystującej prądy i wirowe i termografii laserowej, umożliwiającej pomiar odkształceń powierzchni. Każda z metod opierała się na innej zasadzie fizycznej i posłużyła do zbadania bardzo małych obszarów, dzięki czemu można je było zaadaptować do badania powierzchni o dowolnym kształcie i rozmiarze. Prace rozpoczęto od opracowania specyfikacji oraz zmierzenia próbek referencyjnych przy pomocy wiązek elektronów o dużej jasności. W oparciu o wybrane parametry wyprodukowano również próbki testowe zawierające wady. Trzy techniki badań NDT zoptymalizowano w oparciu o modelowanie, a także dane praktyczne oraz doświadczalne. Modelowanie poprzez wzbudzanie fal ultradźwiękowych przy użyciu lasera pozwoliło określić amplitudę przemieszczeń powierzchni i inne parametry próbek referencyjnych. Wyniki zostały zweryfikowane przez rezultaty doświadczalne. W toku modelowania prądem wirowym odkryto, że zwoje o mniejszej średnicy są mniej wrażliwe na ukryte wady. Aby przezwyciężyć to ograniczenie, uczeni opracowali obwody dopasowane falowo oraz procedurę wytwarzania małych cewek. Technologia LMD została z powodzeniem wykorzystana w procesie naprawy, powlekania i produkcji hybrydowych i trójwymiarowych precyzyjnie wykonanych części bliskich produktowi końcowemu. Przeprowadzanie niezawodnej kontroli jakości za pomocą technik badań NDT zwiększy zastosowanie technologii laserowego osadzania metali w produkcji specjalistycznych komponentów, szczególnie w dziedzinie przemysłu motoryzacyjnego, lotniczego i implantów medycznych. Światowe rynki odlewów i kuźnictwa są warte miliardy euro i rosną w tempie 10-15% rocznie. Pomyślna realizacja projektu może zaowocować zwiększeniem konkurencyjności małych i średnich przedsiębiorstw, również dzięki zmniejszeniu zużycia energii i ilości odpadów powstających w procesie produkcyjnym.
Słowa kluczowe
Laserowe osadzanie metali, druk 3D, kontrola jakości, badania nieniszczące, INTRAPID, wzbudzanie fal ultradźwiękowych przy pomocy lasera, termografia laserowa wykorzystująca prądy wirowe, zmniejszenie ilości odpadów, zmniejszenie zużycia energii
