Forskare vid North Carolina State University har utvecklat en metod som möjliggör automatiserad kvalitetskontroll av metallmaskindelar tillverkade med 3D-skrivarteknik under efterbehandlingsprocessen.
Metoden gör det möjligt för tillverkare att identifiera potentiella brister utan att behöva ta bort delarna från tillverkningsutrustningen, vilket effektiviserar produktionstiden avsevärt.
Från utskrift till färdig produkt på kortare tid
Efter att en maskindel i metall har skrivits ut med en 3D-skrivare krävs ytterligare efterbehandling och noggrann mätning för att säkerställa att delen uppfyller kritiska toleranser. I nuläget innebär detta att man måste ta ut delen ur tillverkningsutrustningen, mäta den, och sedan sätta tillbaka den för att göra små justeringar.
"Detta kan behöva göras upprepade gånger och tar betydande tid," säger Brandon McConnell, assisterande forskningsprofessor vid NC State's Edward P. Fitts Department of Industrial and Systems Engineering och medförfattare till studien om metoden. "Vårt arbete här syftar till att snabba upp den processen."
Forskarna har integrerat 3D-skrivning, automatisk bearbetning, laserskanning och beröringskänsliga mättekniker med tillhörande programvara för att skapa ett i stort sett automatiserat system som producerar metallmaskinkomponenter som möter kritiska toleranser.
Så fungerar det
När slutanvändaren behöver en specifik del används en mjukvarufil som innehåller måtten för önskad del. En 3D-skrivare använder denna fil för att skriva ut delen, inklusive metallstödstrukturer. Användaren monterar sedan det utskrivna objektet i en efterbehandlingsanordning med hjälp av stödstrukturen. Lasrar skannar därefter den monterade delen för att fastställa dess dimensioner. Ett mjukvaruprogram använder sedan dessa dimensioner och de önskade kritiska toleranserna för att styra efterbehandlingsanordningen, som effektivt polerar bort oregelbundenheter i delen. Under processens gång manipuleras den utskrivna delens orientering så att den kan mätas av en beröringskänslig robotsond som säkerställer att delens mått ligger inom nödvändiga parametrar.
För att testa den nya metodens prestanda tillverkade forskarna en maskindel med konventionella 3D-utskrifts- och efterbehandlingstekniker, och tillverkade sedan samma del med sin nya process.
- Vi kunde slutföra delen på 200 minuter med konventionella tekniker; med vår nya teknik tog det 133 minuter, förklarar McConnell.
- Att spara 67 minuter kan vara otroligt viktigt beroende på situationen. Tid är pengar i de flesta yrkessammanhang. Och i akuta situationer kan det vara skillnaden mellan liv och död.
Effektivisering av kvalitetskontroll under tillverkningsprocessen
Forskarna påpekar att deras arbete inriktar sig på att skriva ut och efterbehandla maskindelar som inkluderar cirklar eller cylindrar, såsom kolvar, men metoden skulle kunna anpassas för maskindelar med andra egenskaper.
"All hårdvara vi använde i denna teknik finns kommersiellt tillgänglig, och vi beskriver nödvändig mjukvara tydligt i vår rapport – så vi tror att denna nya metod kan antas och tas i bruk nästan omedelbart," säger McConnell.
Källa. Saily Science