アディティブ マニュファクチャリング (3D プリンティング) は、パフォーマンスとサプライ チェーンの俊敏性の新時代の到来を告げるものでした。 この苛立たしい現実は、従来の AM システムによって提供されるさまざまな品質および管理手段 (またはその欠如) を調べると、さらに痛感されます。
最も要求の厳しい革新的な業界が必要とする一貫性と品質で、可能な限り最高の部品を実現するには、従来の AM を超えて、高度な AM の利点と、技術のより包括的な品質保証とプロセス制御に目を向けることが不可欠です。
上記は長い間、Velo3D のエンドツーエンド ソリューションの基礎となっています。 Velo3D の革新的な品質管理システムは、相互に連携して動作し、リアルタイムのマルチセンサー物理ベースのエクスカーション検出アルゴリズムを通じて、パーツ ビルドのすべてのレイヤーを可視化します。
顧客に最高の品質管理と監視を提供するという私たちの焦点は、おそらく強迫観念でぐらついていますが、それは、AM に関しては、これら XNUMX つの要因が文字通りビルドを成功または失敗させる可能性があることを痛感しているからです。
部品品質の重要性
従来の AM システムとは異なり、Velo3D は真のエンド ツー エンド ソリューションとして設計されました。 つまり、ソフトウェアとハードウェアの両方が完全に統合されており、最初から連携するように構築されています。 実際、従来の AM システムを非効率的で再現性のないものにする複雑さを簡素化し、より機敏で低コストのサプライ チェーンの条件を作成しました。 妥協のない部品生産プロセスに革命を起こす.
すべての Velo3D Sapphire® プリンターは独自の機能を備えています Assure™ 品質保証ソフトウェアに、Web ベースのインターフェースからアクセスします。
ビルドが始まる前に、 Assure™ は、収集されたすべての計測信号を取り出してシンプルなダッシュボードに抽出し、システムが正常で、目的のパーツの構築を開始する準備ができているかどうかをユーザーが確認して示すことができるようにします。
ビルド中に、 Assure™ は、システムが健全であり、公称仕様内で動作していることを監視して保証します。 Velo3D でよく言っているように、このすべての情報を提供するセンサーを持つことは XNUMX つのことですが、それらを処理して実行可能なメトリックに抽出できることは別のことです。
Assure™ を使用すると、プリンターから出力されるすべての情報を、ビルドが成功するかどうかを判断するためにオペレーターが使用できる個別のアクションに変換できます。
もちろん、それにはすべて正当な理由があります。業界全体での受け入れと採用を促進するには、AM のプロセスと部品が検証され、信頼性が高く、再現可能である必要があります。 これは、3D プリントされた部品が厳格な資格と検査に合格する必要がある、航空や宇宙などの規制の厳しい業界に特に当てはまります。
AMにおける計測の役割
メトロロジーは、ビルド中に何が起こるかを分析しています。 簡単に言えば、印刷プロセスがうまくいっているかどうかを知るために、計測に頼っています。
計測では、構築を開始するときにシステムの開始点を検証し、その開始点がその部品またはプロセスが最初に認定されたときと同じであるかどうかを確認することが重要です。
そのためには、光学システムに関するすべてが最初に認定されたときと同じか、公称制限内であることを確認するために、多くの優れたデータが必要です。 これにより、意図していなかった、または元々特徴付けていなかった欠陥が発生しないようにすることができます。
包括的な分析による障害の軽減
しかし、これらすべてが最終的に部品の品質にどのように影響するのでしょうか? レーザー パウダー ベッド フュージョン (LPBF) 印刷プロセスで期待されるのは、新しい粉末の均一な層を残し、それが溶融してその下の層に融合することです。
ビルド中に問題が発生した場合 (たとえば、そのレイヤーにパウダーを堆積させるメカニズムで何かが発生した場合)、特定の領域でパウダーが過剰になるか、局所的にパウダーが不足する可能性があります。
この不一致は、レーザー加工プロセスに問題を引き起こします。 材料の量に関して、開始条件が同じでない場合、部品の内部で融合不良が発生しない可能性があることを思い出してください。
あるいは、チャンバーの熱膨張などのビルド中に微妙な変化が生じる可能性があります。これにより、光路長が増加し、レーザーが互いにずれてしまう可能性があります。
光路長またはビームプロファイルの変化は、メルトプール内の入射エネルギー密度も変化させ、メルト表面の過熱とボール化、または加熱不足と金属基板への融合の欠如を引き起こす可能性があります。
印刷プロセス中に物事がコースから外れる機会はたくさんありますが、Velo3D のエンドツーエンド AM ソリューションとその Sapphire® 3Dメタルプリンター 失敗を軽減し、ビルドの成功を妨げる可能性のある問題を監視するように設計されています。
これらの組み込みの保護機能がなければ、何か問題が発生するのは非常に簡単であり、最終検査に失敗したために最終的に廃棄しなければならない数万ドル、さらには数十万ドルが発生します。
重要な計測
Velo3D が計測を処理する方法は、さまざまな時点でさまざまなコンポーネントを監視するという点で独特です。 最も敏感な側面の XNUMX つは、レーザー間のレーザーの位置合わせです。
レーザーが同じ X 座標と Y 座標を指していることを確認するには、一貫性のある信頼性の高い計測が不可欠です。これにより、異なるレーザーを使用して単一のモノリシック パーツを作成する場合に、適切なオーバーラップが得られ、最終的に失敗することはありません。ステッチライン付き。
これは、基本的にシステムの温度の変化に応じてスケーリングできるため、レイヤーごとに変更できるタイプのものです。 その結果、光学系全体が加熱されて伸縮し、誤差が広がる可能性があります。
上記の例では、 Sapphire® すべての単一レイヤーでこのアライメントを測定し、積極的に修正して、XNUMX つのレーザーが互いにドリフトしないようにします。 Assure™ が結果を報告します。
それほど頻繁に監視する必要のない他のメトリックを使用していますが、可能な限り最高のプロセス監視を提供していることを確認するために監視しています。 これらの事前に構築されたルーチンは、たとえば、ビルド プレート上でのレーザーのスポット サイズが公称値と比べてどのくらいかなど、非常に正確に測定できます。
これは、ほとんどの場合、ビルドの途中で変更されないタイプの測定値ですが、たとえばリコーターの変更が必要になる可能性のあるメンテナンス作業を行う場合は常に非常に役立ちます.
レイヤーごとに適切なプロセス制御を確保する
私たちのソリューションには、他のシステムには存在しない独自の計測機能が数多く組み込まれています。これらはすべて、構築中に何が起こっているかを理解するのに役立ちます。
最も斬新なものの XNUMX つは、すべてにある高さマッパー ユーティリティです。 Sapphire® これにより、システムはビルド平面上の X、Y の関数として Z 位置を自動的に測定できます。
ビルド中、ハイト マッパーは、パウダー ベッドがどのように見えるか、およびプリント中にパーツがどのように見えるかについての正確な地形図を提供します。
この計測は、プロセスがあなたから離れ始めているかどうかなど、多くの重要な洞察を提供します。 また、パウダーベッドから大きく突き出た金属片によってシステム自体が損傷し、リコータの衝突につながる可能性があるかどうかもわかります。
他にも同様のセンサーがいくつかあります。 たとえば、溶融プールの監視を検討している光学センサーがあり、システムには他の光学センサーもあり、これらはすべてレーザーの状態に関して異なるフィードバックを提供し、これらのタイプの品質エクスカーションを頻繁にスキャンして分析します。
実用的なプロセスの監視と制御の利点
積層造形技術全般に懸念があることは周知の事実です。 この恐怖は、信頼、自信、および製造されている部品が最終的に元の設計意図に必要な品質基準を満たしているかどうかの欠如から生じます。
OEM から CM まで、私たちの目標は、信頼を植え付け、品質を保証するレベルの品質保証と管理を提供することでした。 お客様には、品質の問題がエスカレートされることを心配することなく、部品を印刷し、追加注文を受けて、それらの部品を顧客に送り出してもらいたいと考えています。
結局のところ、この品質保証ソフトウェアはすべて、お客様が当社のシステムで製造する部品の品質に対する信頼を高めるためのものです。
OEMS、CM、サプライ チェーン ロジスティクス
そうは思えませんが、柔軟性は、Velo3D が適切なプロセス監視と制御を保証して可能な限り最高の品質を提供するもう XNUMX つの方法です。
多くの OEM が最終的にこれらの部品を完成品に組み込むことを知っています。 ただし、製造を社内に持ち込もうとする企業もあれば、そのルートに進むためのリソースがなく、代わりに Velo3D の信頼できる経験豊富な委託製造ネットワークを利用することを選択する企業もあります。
Velo3D がどこにあるかに関係なく、世界中の任意の CM に印刷ファイルを送信して、同じ品質の最終部品を実現できることを知っていれば、さまざまな委託製造業者に部品を購入したい顧客はそうすることができます。 Sapphire® 位置しています。
また、 Assure™ は、ビルドが仕様内で行われたことを詳述する独立したレポートを提供します。 これには、ビルド中にセンサーが何を言っているのか、開始前にシステムが調整されているかどうかのレポートが含まれます。これにより、顧客は部品をさまざまな CM に購入し、受け取った部品が一貫して検証済みであることを知る際に、より自信を持つことができます。品質。
すべてが重要な理由
アディティブ マニュファクチャリングには、多くの不必要な曖昧さと複雑さが残っています。 設計ファイルを CM に送信したり、同じ製造センターにある別のマシンを使用したりすると、予期しない、一貫性のない、望ましくない結果が生じる可能性があります。
Velo3D では、比類のない測定とプロセス制御を提供する完全なエンド ツー エンド ソリューションを使用して、AM 方程式からその曖昧さを取り除くためにたゆまぬ努力を重ね、常に最高の部品結果を保証してきました。
それは、当社のお客様が従来の AM の限界を超えたいと考えている真のイノベーターであり、必要な品質と再現性を犠牲にすることなく、その実現を支援することが当社の使命だからです。
従来の AM では、これは依然として大きな課題です。 また、真に統合されたソリューションがないということは、新しい部品の設計、開発、製造を検討している顧客は、既存の技術を超えて移行するまで、不必要な摩擦を経験し続けることを意味します。
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