A hatékony tesztelés az additív gyártás kulcsa

A valóság sok mérnök számára az, hogy hiába tudnak kiváló és innovatív alkatrészeket tervezni, azokat nem lehet elfogadható költséggel legyártani a jelenlegi tesztelési és gyártási kihívások miatt. A napjainkban rendelkezésre álló technikákkal nincs mód a tesztelés időigényének csökkentésére – ezért van az, hogy egy teljes tesztelési ciklus több millió dollárt és több évet emészthet fel. A tesztelés, az ismételt tesztelések, valamint a közbenső fejlesztések komplikált és sok hulladékkal járó folyamatot hoznak létre.

A Machine Design cikke a fémből készült komponensek magas követelményű vizsgálatára az USA-ban kidolgozott, de más országokban is használt MMPDS szabványt hozza fel példaként a tesztelés komplexitásának és nehézségének érzékeltetésére.

A legmagasabb A-besorolást azok a komponensek kaphatják meg, amiknek legalább 99 százaléka megfelel a minőségi követelményeknek 95 százalékos konfidencia intervallum mellett. Ennek megszerzése három különböző hőmérsékleten végzett teszteléshez kötött, amit aztán több száz mintadarab készítése, majd azokon megszámlálhatatlan minőségi vizsgálat elvégzése követ – egyszerűen fogalmazva, mindez rendkívül sok munkát jelent.

Az anyagok vizsgálata nagyban destruktív tesztekre épül, ami drága és sok hulladékot generál. Ezenkívül még időigényes is, a gyártóberendezések pedig a tesztciklus végéig nem tudnak termelni. Ha egy cég nem rendelkezik minden szükséges tesztelési eszközzel, a folyamat akár hónapokig is elhúzódhat.

Egyszerűsítés megfigyelésekre alapozva

A fémből, additív eljárással készült alkatrészek tesztelésében fokozódó igény mutatkozik egy olyan metódus iránt, amivel a gyártók több hónapot és akár millió dollárokat spórolhatnak meg. A szokásos eljárás során először kicsi, kocka alakú mintadarabokat nyomtatnak, amiket aztán mikroszkóp alatt vizsgálnak meg mikrostruktúrális hibák után kutatva – az egész folyamat sokszor napokba telik.

Megfigyelték, hogy azokat a tesztdarabokat, melyek paraméterei közelebb állnak a kívánatoshoz, sokkal nehezebb eltávolítani a nyomtatólapról, mint a többit. Tehát az eltávolításhoz szükséges erőből következtetni lehet az olyan tulajdonságokra, mint a sűrűség vagy a szakítószilárdság, ezáltal egy olyan indikátorhoz lehet jutni, amivel korán felismerhetővé válnak a problémák. Ezt kihasználva, ha például egy mintának 95 Newtonméternél kellene elszakadnia az elvárás szerint, de többszöri próbálkozás után is alacsonyabb értéknél történik meg, akkor meg kell szakítani annak tesztelését.

A folyamat még egyszerűbbé tehető, ha a tesztdarabok alakját olyanra csinálják, hogy azokat kézzel vagy egy villáskulccsal is el lehessen távolítani.

Radikális időmegtakarítás

A fenti újításokat mind magába foglalja a NASA, az Auburn Egyetem és a gyártástechnológiákat fejlesztő Jabil közös fejlesztése, a Gyors Minőségellenőrzési Mintadarab. A mintadarab elkészülte után mindössze 2-3 óra teszteléssel felmérhetőek a minőségi eltérések és azok mértéke. Ez óriási előrelépés a korábbi 2-3 hónappal szemben, ami minden szükséges, például felszínsimasági, geometriai és mechanikai tulajdonságokkal kapcsolatos teszt elvégzése követel meg.

A partnerek jelenleg minél több anyag új módszerrel való tesztelésén, majd a nyert adatok közzétételén dolgoznak, a remények szerint hozzásegítve az ipart az additív gyártás meghonosításához.