3D-printen zorgt voor een revolutie in de productie door veel minder materiaal en energie te verspillen dan bij conventionele bewerking en productielijnassemblage. Nutsvoorzieningen, onderzoekers uit Japan hebben een ontdekking gedaan die bedrijven zal helpen om zelfs zeer complexe 3D-geprinte producten betrouwbaar te maken.

In een recent gepubliceerd onderzoek in Ultrasoon , onderzoekers van de Universiteit van Osaka gebruikten laser-ultrasoon om kleine defecten onder het oppervlak van 3D-geprinte metalen assemblages te detecteren, en daarmee een unieke kwaliteitscontroletechnologie hebben geïntroduceerd op het gebied van 3D-printen.

Verspanen is lange tijd de primaire methode geweest om producten te maken. Het basisidee is dat je begint met een groter stuk materiaal, snijd het in een specifieke vorm, en vervolgens afzonderlijk geprepareerde onderdelen samenvoegen tot een groter product. Met machinale bewerking, kwaliteitscontroles kunnen worden uitgevoerd bij elke stap van het productieproces, maar het is moeilijk om snel een prototype of een zeer complex product te bouwen. In deze gevallen, een meer bruikbare benadering is 3D-printen:laag-voor-laag assemblage uitgaande van (bijvoorbeeld) een geautomatiseerde blauwdruk. Het overwinnen van de uitdagingen van 3D-printen, zoals de moeilijkheid om interne defecten te detecteren zonder het product te beschadigen, is iets wat de onderzoekers van de Universiteit van Osaka wilden aanpakken.

"Het is vaak een uitdaging om door laser gegenereerde ultrasone echo's te gebruiken voor het identificeren van ondergrondse defecten in 3D-geprinte apparaten, " legt hoofdauteur van de studie Takahiro Hayashi uit. "We hebben ultrasone golven in het megahertz-bereik gegenereerd om kleine defecten te ontdekken die vaak moeilijk in beeld te brengen zijn."

Om een ​​kunstmatig defect te creëren in een 3D-geprint onderdeel, de onderzoekers maakten eerst een aluminium plaat met daarin een gat op millimeterschaal geboord, en daarop een dunne, defecte aluminium plaat. Vervolgens scanden ze een laser over het oppervlak en detecteerden de resulterende ultrasone trillingen van het aluminium. Wiskundige verwerking van deze trillingen maakte een grafische uitlezing mogelijk die de locatie en grootte van de interne defecten benadrukte.

"We hebben de duur van de laserpuls systematisch gevarieerd, frequentiebereik, en herhalingsfrequentie om de beeldvorming van defecten te optimaliseren, en ontwikkelde een theoretische analyse van onze bevindingen, ", zegt Takahiro Hayashi. "Geavanceerde tests op een 3D-geprinte legering die vaak als benchmark in onderzoek wordt gebruikt, hebben uitgewezen dat we zelfs defecten kunnen detecteren die slechts 500 micrometer groot zijn."

Deze resultaten hebben diverse toepassingen. Door het defectdetectiesysteem verder te optimaliseren, men zou schade aan een 3D-geprint onderdeel kunnen detecteren naarmate de fabricage vordert, en dus in realtime repareren met hetzelfde gemak als bij machinale bewerking. Door dit te doen, de onderzoekers van de Universiteit van Osaka verbeteren de bruikbaarheid van 3D-printen voor het bouwen van ingewikkelde apparaten op commerciële schaal.