La produzione additiva (stampa 3D) avrebbe dovuto annunciare una nuova era di prestazioni e agilità della supply chain, ma ciò che abbiamo sperimentato con molti sistemi AM convenzionali ha deluso le speranze e le aspettative per la tecnologia. Questa realtà frustrante viene ribadita ancora di più quando si esaminano le diverse misure di qualità e controllo (o la loro mancanza) offerte dai sistemi AM convenzionali.
Per ottenere le migliori parti possibili, con la coerenza e la qualità richieste dalle industrie più esigenti e innovative, è imperativo andare oltre l'AM convenzionale e guardare ai vantaggi dell'AM avanzata e alla garanzia di qualità e ai controlli di processo più completi della tecnologia.
Quanto sopra è stato a lungo una pietra miliare della soluzione end-to-end di Velo3D. Lavorando di concerto tra loro, il rivoluzionario sistema di controllo qualità di Velo3D consente la visibilità in ogni strato della parte costruita attraverso algoritmi di rilevamento dell'escursione in tempo reale, multisensore e basati sulla fisica.
Il nostro obiettivo di fornire ai clienti il miglior controllo e monitoraggio della qualità ha forse vacillato sull'ossessione, ma questo perché siamo profondamente consapevoli di come questi due fattori possano, quando si tratta di AM, letteralmente creare o distruggere una build.
L'importanza della qualità delle parti
A differenza dei sistemi AM convenzionali, Velo3D è stato progettato come una vera soluzione end-to-end. Ciò significa che sia il software che l'hardware sono completamente integrati e progettati per funzionare insieme da zero. Abbiamo infatti semplificato le complicazioni che rendono i sistemi AM convenzionali inefficienti e non ripetibili, creando le condizioni per una supply chain più agile e meno costosa che possa rivoluzionare il processo di produzione dei pezzi senza compromessi.
Tutto Velo3D Sapphire® le stampanti presentano il nostro proprietario Assure™ software di garanzia della qualità, a cui si accede tramite un'interfaccia basata sul Web.
Prima ancora che inizi una costruzione, Assure™ prende tutti i segnali metrologici raccolti e li distilla in una semplice dashboard che l'utente può esaminare e indicare se il sistema è integro e pronto per iniziare a costruire la parte desiderata.
Durante la costruzione, Assure™ monitora e garantisce che il sistema sia integro e funzioni entro le specifiche nominali. Come ci piace dire a Velo3D, una cosa è avere sensori che ti danno tutte queste informazioni, ma un'altra è essere in grado di elaborarle e distillarle in metriche utilizzabili.
Con Assure™, siamo in grado di tradurre tutte le informazioni, provenienti dalla stampante, in azioni discrete che l'operatore può utilizzare per determinare se la costruzione avrà successo.
Naturalmente, è tutto per una buona ragione: per una maggiore accettazione e adozione a livello di settore, i processi e le parti AM devono essere convalidati, affidabili e ripetibili. Ciò è particolarmente vero per le industrie fortemente regolamentate, come l'aviazione e lo spazio, dove le parti stampate in 3D devono superare rigorose qualifiche e ispezioni.
Il ruolo della metrologia per AM
La metrologia sta analizzando ciò che accade durante una costruzione. In poche parole, ci affidiamo alla metrologia per sapere se il processo di stampa sta andando bene o no.
Con la metrologia, è fondamentale verificare il punto di partenza del sistema quando inizia la costruzione e se il punto di partenza è identico a quando quella parte o processo è stato inizialmente qualificato.
Per fare ciò, abbiamo bisogno di molti dati validi per garantire che tutto ciò che riguarda il sistema ottico sia lo stesso di quello che era, o entro i limiti nominali, quando è stato originariamente qualificato. Questo aiuta a garantire che non si finisca con qualche difetto che non si intendeva o che non si caratterizzava originariamente.
Mitigare il fallimento con un'analisi completa
Ma in che modo tutto ciò influisce in ultima analisi sulla qualità delle parti? L'aspettativa durante il processo di stampa Laser Powder Bed Fusion (LPBF) è di lasciare uno strato uniforme di nuova polvere, che poi si scioglie e si fonde con lo strato sottostante.
Se ci sono problemi nel corso della costruzione, ad esempio se succede qualcosa con il meccanismo che deposita la polvere su quello strato, puoi avere un eccesso di polvere o una carenza locale di polvere in una particolare area.
Questa discrepanza causa problemi al processo laser. Ricordiamo che se non si hanno le stesse condizioni di partenza, in termini di quantità di materiale prevista, si può ritrovare un difetto di fusione mancante all'interno del pezzo.
In alternativa, possono esserci lievi cambiamenti durante la costruzione, come l'espansione termica della camera che provoca un aumento della lunghezza del percorso ottico che può provocare il disallineamento dei laser l'uno rispetto all'altro.
Un cambiamento nella lunghezza del percorso ottico o nel profilo del fascio può anche modificare la densità di energia in entrata nel meltpool che può causare surriscaldamento e appallottolamento della superficie fusa o surriscaldamento e mancanza di fusione del substrato metallico
Mentre ci sono molte opportunità per le cose di deviare dalla rotta durante il processo di stampa, la soluzione AM end-to-end di Velo3D e il suo Sapphire® Stampante 3D in metallo sono stati progettati per mitigare i guasti e monitorare i problemi che potrebbero impedire una build corretta.
Senza queste protezioni integrate, sarebbe molto facile che qualcosa vada storto, con conseguenti decine, persino centinaia di migliaia di dollari che alla fine dovrai eliminare perché non supera l'ispezione finale.
Metrologia che conta
Il modo in cui Velo3D gestisce la metrologia è unico in quanto ci sono diversi componenti che monitoriamo in momenti diversi. Uno degli aspetti più sensibili è l'allineamento laser tra i laser.
È essenziale disporre di una metrologia coerente e affidabile per garantire che i laser puntino alle stesse coordinate X e Y in modo che quando si realizza un singolo pezzo monolitico con laser diversi, si ottenga una buona sovrapposizione e non si finisca con una linea di cucitura.
Questo è il tipo di cosa che può cambiare da strato a strato perché in pratica può ridimensionarsi al variare della temperatura del sistema. Di conseguenza, l'intera ottica si riscalda, si espande e si contrae, il che può causare la diffusione degli errori.
Per l'esempio sopra, Sapphire® misura questo allineamento su ogni singolo strato e lo corregge attivamente per assicurarsi che i due laser non si allontanino l'uno dall'altro, mentre Assure™ riporta i risultati.
Ci sono altre metriche che utilizziamo che non devono essere monitorate così frequentemente, ma lo facciamo comunque per assicurarci di fornire il miglior monitoraggio possibile dei processi. Queste routine predefinite possono misurare in modo molto accurato, ad esempio, quale sia la dimensione dello spot del laser sulla piastra di costruzione rispetto al valore nominale.
Questo è il tipo di misurazione che nella maggior parte dei casi non cambia nel mezzo di una costruzione, ma è estremamente utile ogni volta che si eseguono attività di manutenzione che potrebbero richiedere, ad esempio, la sostituzione del rivestimento.
Garantire controlli di processo adeguati strato per strato
Ci sono molte metrologie integrate nella nostra soluzione che sono uniche e non esistono su altri sistemi, tutte che danno informazioni su ciò che sta accadendo durante una build.
Uno dei più nuovi è l'utilità di mappatura dell'altezza che si trova su tutti Sapphire® stampanti, che consente al sistema di misurare automaticamente la posizione Z in funzione di X, Y sul piano di costruzione.
Durante la costruzione, il mappatore dell'altezza fornisce un'accurata mappa topografica dell'aspetto del letto di polvere e dell'aspetto della parte durante la stampa.
Questa metrologia fornisce molte informazioni importanti, ad esempio se il processo sta iniziando ad allontanarsi da te. Ti consente inoltre di sapere se esiste il rischio che il sistema si danneggi potenzialmente a causa di un pezzo di metallo che sporge in modo significativo dal letto di polvere, il che potrebbe quindi portare a una collisione del recoater.
Ci sono molti altri sensori simili. Ad esempio, ci sono sensori ottici che controllano il monitoraggio del pool di fusione, abbiamo anche altri sensori ottici nel sistema, che forniscono tutti feedback diversi in termini di salute del laser e che spesso scansionano e analizzano questi tipi di escursioni di qualità.
Il vantaggio del monitoraggio e dei controlli di processo attuabili
Non è un segreto che ci sia paura tra la tecnologia di produzione additiva in generale. Questa paura deriva da una mancanza di fiducia, sicurezza e se le parti che vengono prodotte alla fine soddisfano gli standard di qualità richiesti dall'intento progettuale originale.
Dall'OEM al CM, il nostro obiettivo è stato quello di fornire un livello di garanzia e controllo della qualità che infonda fiducia e garantisca la qualità. Vogliamo che i nostri clienti stampino parti, prendano ordini aggiuntivi e inviino quelle parti ai loro clienti senza preoccuparsi che i problemi di qualità vengano loro ricondotti.
Alla fine della giornata, tutto questo software di garanzia della qualità serve a dare ai nostri clienti maggiore fiducia nella qualità delle parti che producono sui nostri sistemi.
OEM, CM e logistica della supply chain
Non sembra, ma la flessibilità è un altro modo in cui Velo3D garantisce un adeguato monitoraggio e controllo del processo per offrire la migliore qualità possibile.
Sappiamo che molti OEM alla fine inseriranno queste parti in prodotti finiti. Tuttavia, mentre alcuni potrebbero cercare di portare la produzione in casa, altri potrebbero non avere le risorse per seguire questa strada, scegliendo invece di sfruttare la rete di produzione a contratto affidabile ed esperta di Velo3D.
I clienti che desiderano acquistare le loro parti a diversi produttori a contratto possono farlo sapendo che possono inviare un file di stampa a qualsiasi CM in qualsiasi parte del mondo e ottenere la stessa parte finale di qualità, indipendentemente da dove Velo3D Sapphire® si trova.
Per di più, Assure™ fornisce un rapporto indipendente che specifica che la costruzione è avvenuta entro le specifiche. Ciò include un rapporto su ciò che dicono i sensori durante la costruzione, se il sistema è stato calibrato prima dell'avvio, dando ai clienti maggiore fiducia quando acquistano le parti a diversi CM e sapendo che la parte che ricevono indietro è coerente e verificata qualità.
Perché tutto conta
Permangono molte inutili ambiguità e complessità nella produzione additiva. L'invio di un file di progettazione a un CM o anche l'utilizzo di una macchina diversa situata nello stesso centro di produzione può produrre risultati imprevisti, incoerenti e indesiderati.
In Velo3D, abbiamo lavorato instancabilmente per rimuovere quell'ambiguità dall'equazione AM con una soluzione end-to-end completa che fornisce metrologia e controlli di processo senza precedenti per garantire sempre il miglior risultato della parte.
Questo perché i nostri clienti sono veri innovatori che vogliono spingersi oltre i limiti dell'AM convenzionale ed è nostra missione aiutarli a farlo senza compromettere la qualità e la ripetibilità di cui hanno bisogno.
Con l'AM convenzionale, questa rimane una vera sfida. E l'assenza di una soluzione veramente integrata significa che i clienti che desiderano progettare, sviluppare e produrre nuove parti continueranno semplicemente a sperimentare attriti inutili fino a quando non andranno oltre le tecnologie tradizionali.
Vuoi saperne di più sulla soluzione end-to-end Velo3D? Contatta oggi stesso uno dei nostri ingegneri esperti.
