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谷研究 l 洛马空间系统在EBAM电子束增材制造过程中的实时质量控制技术(转)
发布时间:2018-11-13 丨 阅读次数:126

根据3D科学谷的市场观察,洛克希德·马丁空间系统公司拥有Sciaky公司的EBAM 3D打印机,这台机器能够制造出直径近150厘米的燃料箱,将燃料箱的制造成本削减了一半。

与其他通过加工金属粉末的增材制造方法不同,EBAM-电子束融化焊接技术主要是由金属丝作为打印材料,并使用一种功率强大的电子束在真空环境中通过高达1000℃的高温来融化打印金属零部件。

为了避免零件缺陷的产生,EBAM电子束融化焊接技术在加工的过程中需要实现实时质量控制,闭环控制系统通过整个构建参数保证质量达到要求,可以通过调整能量的大小以保持一致的零件几何形状、化学和微观结构。

那么如何实现实时质量控制呢?根据3D科学谷的市场研究,洛克希德·马丁空间系统公司在这方面获得了一定的技术优势。

二次X射线

根据3D科学谷的市场研究,这是由接触工件的电子束产生的二次X射线来分析制造工艺的结果并在制造过程中实时校正缺陷。通过监测电子束散射的情况来进行电子束加工过程中所沉积的熔融材料池的监测,来实时自动控制零件的质量。

其核心工作原理是,电子束接触工件而产生二次X射线,通过检测到的二次X射线可用于实时产生围绕电子束接触位置的工件部分或区域的三维横截面图像。并且,可以使用三维横截面图像的实时分析来检测缺陷,并且可以通过将电子束重新引导回到正确路径来执行实时的重新工作或缺陷的校正。

该系统可包括产生电子束的电子束发生器,包含工件的真空室,X射线传感器阵列(感测由电子束与工件接触产生的二次X射线),工件,连接到X射线传感器阵列的图像发生器(通过X 射线计算机断层扫描技术生成三维横截面图像),以及连接到电子束发生器的控制器(以将电子束重新引导到发现有缺陷的区域,从而重新加工该区域并纠正缺陷。)

闭环质量控制让生产走的更远

根据3D科学谷的了解,闭环控制的好处是相当可观的。当前,洛克希德·马丁空间系统所制造的推进剂容器是钛6-4的锻件,这些蘑菇帽形状的锻造加工分两个过程,先是生产薄壁半球形圆顶。然后将两个半球在一起制造成推进剂容器。

通过电子束增材制造的方法带来明显的优势,3D科学谷了解到通常要锻造一个罐顶锻件经常需要排队等待几个月,12个月的交货期是常态。相比之下,通过EBAM电子束增材制造的方法(直径16英寸的圆顶)在短短的3小时内就可以制造出来。当然这个圆顶仍然需要后期的热处理,以及机械精加工,并且还需要与另一个圆顶焊接起来。所有的周期加到一起与锻造的时间相比仍然是显著缩短的。此外,EBAM-电子束融化焊接技术还带来了加工材料的节约,并提升了加工的灵活性。

此外,洛克希德马丁在2018年通过EBAM电子束增材制造系统还完成了目前3D打印最大的航空航天零件:卫星的燃料箱盖。在过去,洛克希德马丁制造这种油箱,要浪费80%的昂贵航天材料,并且耗时长达两年才能完成。现在在时间上只要3个月,并且3D打印成品的品质通过了检测,完全符合卫星设备的要求。

实时质量控制助力洛克希德马丁在EBAM增材制造的道路上越走越宽。


本文转自原创:3D科学谷


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