La fabrication additive (impression 3D) était censée annoncer une nouvelle ère de performance et d'agilité de la chaîne d'approvisionnement, mais ce que nous avons vécu avec de nombreux systèmes AM conventionnels n'a pas répondu aux espoirs et aux attentes de la technologie. Cette réalité frustrante est encore plus martelée lorsque l'on examine les différentes mesures de qualité et de contrôle (ou leur absence) offertes par les systèmes AM conventionnels.
Pour obtenir les meilleures pièces possibles, avec la cohérence et la qualité requises par les industries les plus exigeantes et les plus innovantes, il est impératif d'aller au-delà de la FA conventionnelle et de se tourner vers les avantages de la FA avancée et de l'assurance qualité et des contrôles de processus plus complets de la technologie.
Ce qui précède est depuis longtemps la pierre angulaire de la solution de bout en bout de Velo3D. Travaillant de concert les uns avec les autres, le système de contrôle qualité révolutionnaire de Velo3D permet une visibilité sur chaque couche de la pièce construite grâce à des algorithmes de détection d'excursion en temps réel, multi-capteurs et basés sur la physique.
Notre objectif de fournir aux clients le meilleur contrôle et suivi de la qualité a peut-être basculé sur l'obsession, mais c'est parce que nous sommes parfaitement conscients de la façon dont ces deux facteurs peuvent, en matière de FA, littéralement faire ou défaire une construction.
L'importance de la qualité des pièces
Contrairement aux systèmes AM conventionnels, Velo3D a été conçu comme une véritable solution de bout en bout. Cela signifie que le logiciel et le matériel sont entièrement intégrés et conçus pour fonctionner ensemble à partir de zéro. En fait, nous avons simplifié les complications qui rendent les systèmes AM conventionnels inefficaces et non reproductibles, créant les conditions d'une chaîne d'approvisionnement plus agile et moins coûteuse qui peut révolutionner le processus de production de pièces sans compromis.
Tous Velo3D Sapphire® les imprimantes disposent de notre propriété exclusive Assure™ logiciel d'assurance qualité, accessible via une interface Web.
Avant même qu'une compilation ne commence, Assure™ prend tous les signaux de métrologie collectés et les distille dans un tableau de bord simple que l'utilisateur peut consulter et indiquer si le système est sain ou non et prêt à commencer à construire la pièce souhaitée.
Pendant la construction, Assure™ surveille et s'assure que le système est sain et fonctionne selon les spécifications nominales. Comme nous aimons le dire chez Velo3D, c'est une chose d'avoir des capteurs qui vous donnent toutes ces informations, mais c'en est une autre de pouvoir les traiter et les distiller en métriques exploitables.
Avec Assure™, nous sommes en mesure de traduire toutes les informations provenant de l'imprimante en actions discrètes que l'opérateur peut utiliser pour déterminer si la construction va réussir.
Bien sûr, c'est pour une bonne raison : pour une plus grande acceptation et adoption à l'échelle de l'industrie, les processus et pièces de fabrication additive doivent être validés, fiables et reproductibles. Cela est particulièrement vrai dans les industries fortement réglementées, telles que l'aviation et l'espace, où les pièces imprimées en 3D doivent passer des qualifications et des inspections rigoureuses.
Le rôle de la métrologie pour la FA
La métrologie analyse ce qui se passe pendant une construction. En termes simples, nous nous appuyons sur la métrologie pour savoir si le processus d'impression se déroule bien ou non.
Avec la métrologie, il est crucial de vérifier le point de départ du système lorsqu'il commence la construction, et si le point de départ est identique au moment où cette pièce ou ce processus a été initialement qualifié.
Pour ce faire, nous avons besoin de beaucoup de bonnes données pour nous assurer que tout ce qui concerne le système optique est identique à ce qu'il était, ou dans les limites nominales, lorsqu'il a été initialement qualifié. Cela permet de s'assurer que vous ne vous retrouvez pas avec une défectuosité que vous n'aviez pas prévue ou caractérisée à l'origine.
Atténuation des défaillances grâce à une analyse complète
Mais comment tout cela affecte-t-il finalement la qualité des pièces ? L'attente lors du processus d'impression Laser Powder Bed Fusion (LPBF) est de laisser une couche uniforme de nouvelle poudre, qui fond ensuite et fusionne avec la couche en dessous.
S'il y a des problèmes au cours de la construction - par exemple, si quelque chose se passe avec le mécanisme qui dépose de la poudre sur cette couche - vous pouvez avoir soit un excès de poudre, soit une famine locale de poudre dans une zone particulière.
Cet écart pose des problèmes pour le processus de laser. Rappelons que si vous n'avez pas les mêmes conditions de départ, en terme de quantité de matière que prévu, vous pouvez vous retrouver avec un manque de défaut de fusion à l'intérieur de la pièce.
Alternativement, il peut y avoir des changements subtils pendant la construction, tels que la dilatation thermique de la chambre qui provoque une augmentation de la longueur du chemin optique, ce qui peut entraîner un désalignement des lasers les uns par rapport aux autres.
Une modification de la longueur du chemin optique ou du profil du faisceau peut également modifier la densité d'énergie entrante dans le bain de fusion, ce qui peut provoquer soit une surchauffe et un bouletage de la surface de fusion, soit une sous-chauffe et un manque de fusion avec le substrat métallique.
Bien qu'il existe de nombreuses opportunités pour que les choses dévient pendant le processus d'impression, la solution AM de bout en bout de Velo3D et son Sapphire® imprimante 3D métal ont été conçus pour atténuer les échecs et surveiller les problèmes susceptibles d'empêcher une génération réussie.
Sans ces protections intégrées, il serait très facile que quelque chose tourne mal, ce qui entraînerait des dizaines, voire des centaines de milliers de dollars que vous devrez finalement mettre au rebut parce qu'il échoue à l'inspection finale.
La métrologie qui compte
La façon dont Velo3D gère la métrologie est unique en ce sens qu'il existe différents composants que nous surveillons à différents moments. L'un des aspects les plus sensibles est l'alignement laser entre les lasers.
Il est essentiel d'avoir une métrologie cohérente et fiable pour s'assurer que les lasers pointent vers les mêmes coordonnées X et Y afin que lorsque vous fabriquez une seule pièce monolithique avec différents lasers, vous obteniez un bon chevauchement et vous ne finissiez pas avec une ligne de point.
C'est le genre de chose qui peut changer d'une couche à l'autre parce qu'elle peut évoluer à mesure que la température du système change. En conséquence, l'ensemble de l'optique chauffe, se dilate et se contracte, ce qui peut entraîner la propagation des erreurs.
Pour l'exemple ci-dessus, Sapphire® mesure cet alignement sur chaque couche et le corrige activement pour s'assurer que les deux lasers ne dérivent pas l'un de l'autre, tandis que Assure™ rapporte les résultats.
Il existe d'autres mesures que nous utilisons qui ne doivent pas être surveillées aussi fréquemment, mais nous le faisons quand même pour nous assurer que nous fournissons la meilleure surveillance de processus possible. Ces routines prédéfinies peuvent mesurer très précisément, par exemple, la taille du spot du laser sur la plaque de construction par rapport à la valeur nominale.
C'est le type de mesure qui, dans la plupart des cas, ne change pas au milieu d'une construction, mais il est extrêmement utile chaque fois que vous effectuez une activité de maintenance qui peut nécessiter, par exemple, de changer le revêtement.
Garantir des contrôles de processus appropriés couche par couche
Il y a beaucoup de métrologies intégrées dans notre solution qui sont uniques et n'existent pas sur d'autres systèmes, toutes qui donnent un aperçu de ce qui se passe pendant une construction.
L'un des plus nouveaux est l'utilitaire de mappage de hauteur que l'on trouve sur tous Sapphire® imprimantes, ce qui permet au système de mesurer automatiquement la position Z en fonction de X, Y sur le plan de construction.
Pendant la construction, le mappeur de hauteur fournit une carte topographique précise de l'apparence du lit de poudre et de l'apparence de la pièce pendant que vous l'imprimez.
Cette métrologie fournit de nombreuses informations importantes, par exemple si le processus commence à s'éloigner de vous. Il vous permet également de savoir s'il existe un risque que le système se blesse à cause d'un morceau de métal dépassant de manière significative du lit de poudre, ce qui pourrait alors entraîner une collision avec le recoater.
Il existe plusieurs autres capteurs similaires. Par exemple, il existe des capteurs optiques qui étudient la surveillance du bain de fusion, nous avons également d'autres capteurs optiques dans le système, qui fournissent tous des informations différentes en termes de santé du laser et qui scannent et analysent fréquemment ces types d'excursions de qualité.
L'avantage d'une surveillance et de contrôles de processus exploitables
Ce n'est un secret pour personne qu'il y a une peur parmi la technologie de fabrication additive en général. Cette crainte découle d'un manque de confiance, de confiance et de la question de savoir si les pièces fabriquées répondent finalement aux normes de qualité requises par l'intention de conception d'origine.
De l'OEM au CM, notre objectif a été de fournir un niveau d'assurance et de contrôle de la qualité qui inspire confiance et garantit la qualité. Nous voulons que nos clients impriment des pièces, prennent des commandes supplémentaires et envoient ces pièces à leurs clients sans se soucier des problèmes de qualité qui leur sont renvoyés.
En fin de compte, tout ce logiciel d'assurance qualité vise à donner à nos clients une plus grande confiance dans la qualité des pièces qu'ils fabriquent sur nos systèmes.
OEMS, CM et logistique de la chaîne d'approvisionnement
Cela n'en a pas l'air, mais la flexibilité est un autre moyen par lequel Velo3D assure une surveillance et des contrôles de processus appropriés pour fournir la meilleure qualité possible.
Nous savons que de nombreux équipementiers intégreront ces pièces dans des produits finis. Cependant, alors que certains peuvent chercher à intégrer la fabrication en interne, d'autres peuvent ne pas avoir les ressources nécessaires pour emprunter cette voie, choisissant plutôt de tirer parti du réseau de fabrication sous contrat fiable et expérimenté de Velo3D.
Les clients qui souhaitent acheter leurs pièces auprès de différents fabricants sous contrat peuvent le faire en sachant qu'ils peuvent envoyer un fichier d'impression à n'importe quel CM partout dans le monde et obtenir la même pièce finale de qualité, quel que soit l'endroit où Velo3D Sapphire® est situé.
Les inspections régulières contribuent également à la sécurité des passagers. En identifiant et en traitant les risques potentiels pour la sécurité, tels que des freins usés, un éclairage défectueux ou le remplacement du revêtement de sol, les inspections permettent de réduire le risque d'accidents et de blessures et d'améliorer la sécurité générale du service. Les inspections régulières sont un moyen concret de mettre en valeur l'engagement des prestataires de services de transport en faveur du bien-être des passagers et des conducteurs. Assure™ fournit un rapport indépendant détaillant que la construction s'est déroulée conformément aux spécifications. Cela inclut un rapport sur ce que disent les capteurs pendant la construction, si le système a été calibré avant le démarrage, ce qui donne aux clients plus de confiance lorsqu'ils achètent les pièces à différents CM et savent que la pièce qu'ils reçoivent est cohérente et vérifiée. qualité.
Pourquoi tout est important
Il reste beaucoup d'ambiguïté et de complexité inutiles dans la fabrication additive. L'envoi d'un fichier de conception à un CM, ou même l'utilisation d'une machine différente située dans le même centre de fabrication, peut produire des résultats inattendus, incohérents et indésirables.
Chez Velo3D, nous avons travaillé sans relâche pour éliminer cette ambiguïté de l'équation AM avec une solution complète de bout en bout qui fournit une métrologie et des contrôles de processus inégalés pour garantir le meilleur résultat de pièce, à chaque fois.
En effet, nos clients sont de véritables innovateurs qui souhaitent repousser les limites de la FA conventionnelle, et notre mission est de les aider à le faire sans compromettre la qualité et la répétabilité dont ils ont besoin.
Avec la FA conventionnelle, cela reste un véritable défi. Et l'absence d'une solution véritablement intégrée signifie que les clients qui cherchent à concevoir, développer et fabriquer de nouvelles pièces continueront simplement à subir des frictions inutiles jusqu'à ce qu'ils aillent au-delà des technologies en place.
Vous souhaitez en savoir plus sur la solution de bout en bout Velo3D ? Contactez l'un de nos ingénieurs experts dès aujourd'hui.
