Компания Qualified Rapid Products применяет d-STATION для контроля изделий, напечатанных на 3D-принтере
Металлическая 3D-печать является быстро развивающейся технологией производства с уникальными возможностями, которые открывают широкие перспективы для гибкого развития продукта, повышения производительности и более короткие сроки выпуска. Большая проблема на сегодня - относительно высокие затраты в сочетании с дополнительными поддерживающими структурами. Сегодня отсутствуют широко распространенные знания среди потенциальных клиентов о том, как использовать эту инновационную технологию, чтобы реализовать весь её потенциал.
Qualified Rapid Products (QRP) осуществляет изготовление под ключ металлических изделий методом 3D-печати. Эта Американская компания производит изделия из алюминия, титана, нержавеющей стали, инструментальной стали, хрома и инконеля, делая упор на высокой точности, функциональных деталях с меньшим весом, т.е. сотовых фильтрах, инструментальной оснастке и различных штампованных деталях для адаптеров и приспособлений. Начиная с 2015 года QRP применяет 3d-сканер AICON d-STATION для инспекции геометрии критически важных деталей. Кроме того, с помощью d-STATION компания провела исследование тренда.
Оказание услуг, консультирование и конструирование
QRP предоставляет своим клиентам полный спектр услуг и, таким образом, превосходит конкурентов. Компания не только оказывает услуги предварительной подготовки модели, печати премиальных металлических изделий на 3d-принтере и постобработки, но также предлагает консультирование и оптимизацию конструкции. Клиентами QRP являются инженеры-механики, которые нуждаются в изделиях, который был квалифицированы, являются оптимальными по форме и весу и экономически выгодными при повторном производстве. Они берут максимум от новых технологий создания сложной геометрии, чтобы добиться высокой прочности, небольшого веса, малых размеров, точных геометрических параметров; они производят меньше деталей, получают уникальные кастомизированные формы, и не требуют специальной оснастки. Клиенты QRP также покупают время: в результате они имеют более быстрый отклик на изменения дизайна - все это приводит к сокращению цикла разработки.
Применяемый 3d принтер используется для небольших деталей с очень высоким разрешением. С помощью специального процесса плавки (Laser Powder Bed Fusion – Лазерное сплавление камеры с порошком), частицы металлического порошка сплавляются между собой. Слой за слоем генерируются компоненты из однородного металлического порошка по 3D CAD моделям в качестве исходных данных. QRP уделяет большое внимание инспекции и проверке, чтобы гарантировать соответствие своей продукция требованиям заказчика.
С помощью 3d-сканера d-STATION проверяется точность размеров изготовленных компонентов. Отклонения полученной модели от базовой CAD-модели фиксируются в отчете. Анализ данных осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения PolyWorks® Inpsctor. Отсканированные данные в формате STL сравниваются с опорной геометрией из CAD. Клиенты QRP придают большое значение объективности полученных диаграмм отклонения. Требования могут быть различными: от цветных карт отклонений поверхности от номинальной геометрии, до контроля всех критических размеров.
3D-сканирование может одновременно использоваться для репликации существующих деталей и генерации STL-моделей для последующего конструирования по ним CAD-моделей и 3D печати.
Надежная система для небольших объектов
d-STATION представляет собой закрытую измерительную систему для точной, автоматизированной трехмерной оцифровки очень небольших технических объектов. Сканер оснащен системой из двух камер и мощным светодиодным устройством подсветки. Его конструкция обеспечивает не только в 10 раз больше интенсивность света, но и приводит к существенному улучшению определения кромок. Сканер позволяет оцифровывать объекты не только быстро, но и с высокой точностью. Благодаря наличию наклонно-поворотного устройства можно получать данные даже на объектах со сложной геометрией. Кроме того, за счет закрытого корпуса, система оцифровки хорошо защищена, и поэтому нечувствительна к любым окружающим помехам. Полученные данные сохраняются в формате STL и могут быть использованы для дальнейшей обработки с помощью любой программы САПР или для проверки точности.
Исследование тренда допусков при металлической 3D-печати
По данным QRP, один из самых распространенных вопросов, который возникает при аддитивном производстве из металла, - какие допуски могут быть заданы. На данный вопрос не так легко ответить, поскольку результирующие допусков в значительной степени зависят от ориентации детали при выращивании и поддержек. Кроме того, допуски зависят от способа измерения, выбора базовых поверхностей и типа измерения (например, форма, расположение и т.д.).
Чтобы ответить на этот вопрос более точно, QRP провела исследование тренда погрешностей с помощью 3d сканера AICON d-STATION. Они взяли простую полуформу с явно заданными допусками плюс/минус формы и расположения. Они вырастили, а затем провели замеры полученных деталей с помощью d-STATION. Данные были проанализированы с помощью ПО PolyWorks® Inspector. Деталь была ориентирована в 3D-принтере аналогично обычным измеряемым деталям.
Результат этого исследования показывает, что несколько параметров должны быть учтены и контролироваться, чтобы обеспечить измерение, которое будет согласовано с печатью и требованиями к изделию. Например, если со стороны поддержек была проведена излишне интенсивная обработка, то это приводит к меньшей высоте детали. В этом случае после контроля можно сделать неправильный вывод о том, что 3d сканер или 3d принтер допустили неточность. Реальной же причиной погрешности является ошибка работника, который сточил больше, чем требуется.
Исследование выявило то, как сильно допуски зависят от ориентации детали, поддержек и режима выращивания. Они могут легко определить, насколько данные параметры влияют на конечные размеры и могут существенно исказить результаты 3D сканирования.
В прошлом QRP использовали для решения своих задач штангенциркули. Возрастающие требования клиентов в отношении точности выявили необходимость в оптической 3D метрологии. Глава QRP Роберт Смит доволен решением от AICON. Он искал систему, которая позволяет быстро захватить большое количество данных, и которая способна объединить различные изображения в один файл STL: "d-STATION имеет невероятную точность, с ее помощью можно проводить достоверный контроль и проверку геометрии. Это интегрированное, простое в использовании решение для получения результатов измерений с высокой точностью. Закрытый корпус позволяет сохранять детали в чистоте и изолировать процесс от внешнего освещения и шума".