如果无法确保这些零件的质量符合客户设定的标准（例如生产零件批准流程或包括 FDA 在内的监管机构），就不可能将生产零件销售到航空航天、医疗或汽车市场，美国联邦航空局或 NADCAP。今天的制造商依赖于使用量具重复性和再现性测试证明符合行业标准的方法和工具。
尽管如此，我遇到过许多人使用增材制造 (AM) 为这些行业制造或希望制造生产零件方法，但在面对客户之前，他们并不知道这些长期确立的质量要求。怎么会这样？质量保证控制系统已经存在了几个世纪，所以让我们从头开始。
StereoScan neo，结构光来自 Hexagon 的制造智能部门的扫描系统，用于以卓越的分辨率和精度扫描和检查 3D 打印部件。 （所有图片均由 Hexagon Manufacturing Intelligence 部门提供）精确度，一砖一瓦
测量标准最初是为了解决构建实体结构所需的一致组件的需求而制定的。第一个例子是用来建造房屋的砖块或石头。可追溯至古埃及的教堂和纪念碑提供了证据，证明应用了尺寸标准以确保各个砖块和石头在建筑工地上相互配合。基本测量单位可能是工头鼻尖和他伸出的手指尖之间的距离。虽然这种方法对于小型建筑来说已经足够了，但项目变得更大——需要在更长的时间内更分散地生产砖块和石头。显然，需要一个通用的 sta标准。一个例子是 9 世纪英格兰国王埃德加对院子的标准化，这实际上为林肯大教堂等宏伟建筑铺平了道路，后者历时 150 多年才完工。
农具制造、乐器、印刷机和火器也有类似的发展，超越了个体工匠的领域。对零件在距离和时间上的互换性的需求推动了对测量系统的详细定义的需求。在 19 世纪，美国和欧洲军备工业零部件的大规模生产推动了对现有标准化尺寸、限制和配合系统的又一次改进。其结果是 20 世纪引入的几何尺寸和公差系统，它传达了受控零件特征所需的准确度和精度。
游戏保持不变
计算机断层扫描 (CT) 用于以非侵入方式检测组件主体内部的缺陷，例如孔隙度。谈到零件质量，生产方法可能已经改变，但规则仍然适用。与减材工艺相比，使用增材制造方法遵守质量保证法规更加困难。这从表面上看应该不足为奇，因为规则是围绕减材制造制定的。
使用 AM 方法遵守规则更具挑战性的主要原因有三个。首先，增材制造使设计人员能够生产出使用传统工艺无法创建的几何形状。其次，与减材制造方法不同，零件的基础材料是在增材制造成型过程中产生的。第三，该过程在一台机器上进行在一个不间断的过程中。
AM 的质量检测挑战是不同的
通常可以物理接触和检查通过传统制造方法生产的成品零件的所有表面。考虑通过机械加工成型的一块材料的示例。测量设备，无论是像坐标测量机 (CMM) 还是光学非接触式扫描仪这样的触觉设备，都可以像切削工具接触零件表面一样访问和测量零件表面。同样，如果部件是模制的，则模具形成的所有表面都必须是可接触的，否则部件不能从模具中取出。
此规则的唯一例外是塑料瓶盖等具有塌陷的部件用于零件拆卸和铸件的模具，例如具有化学溶解型芯的空心涡轮叶片。这些部件与 AM 部件存在相同的问题，但它们是例外。如果要充分利用增材制造的能力，挑战必须克服如何测量复杂几何体中的内部和隐藏特征的难题。
来自海克斯康制造智能部门的 GLOBAL S 坐标测量机 (CMM) 系列正用于测量 3D 打印部件的高精度特征。对于增材制造来说，遵守质量保证规则更具挑战性，因为部件的材料是在成形过程中创建的。在正常的减材过程中，零件的制造从一块材料开始，可能是钢棒料或铝坯。该材料通常来自有资质的材料供应商，该供应商会随销售单一起颁发材料的质量和可追溯性证书。制造商不需要花时间检查产品的质量和完整性t 材料，但只需要关心成型过程将材料切割成合适的尺寸和形状。也有一些例外，因为零件材料可能呈颗粒状或粉末状，在注入模具之前会被熔化。在这种情况下，熔融材料流在模具中相遇的地方可能会出现孔隙和熔接线。
虽然注塑成型是传统工艺的一个子类别，但由于以下原因可能会导致内部材料缺陷100% 的增材制造零件都采用制造工艺。无论 AM 工艺的基础材料是粉末还是线材，它都会由于具有多种可变因素的工艺而转化为零件，这些因素可能会因零件的形状、材料的厚度、零件的位置而有所不同位于床上、环境条件和其他可能影响材料完整性的因素。
增材制造零件从零开始。它的形状是创建 la逐层使用基础材料，每层内部和层之间可能存在缺陷。如果 AM 用于生产定制和一次性零件，则没有机会微调流程。将此过程与注塑成型进行比较，其中每个零件都与之前的零件完全相同。这里存在运行试验和优化工艺参数以确保可重复的材料质量的机会。
最后，使生产始终如一的优质零件对 AM 更具挑战性的第三个问题是零件的几何形状是在一台机器上创建的一个不间断的过程。明显的问题是在离散加工操作之间没有等效的检查。此外，如果 AM 机器安装或设置不正确，可能会产生连锁反应。例如，如果床沿其长度略微扭曲，则它制作的每个部分都将沿其长度扭曲。很少有增材制造机器像机床或机器一样坚固旧机器。在他们的设置和校准中必须非常小心，以便生成与传统制造方法生产的零件一样准确和可重复的零件。
计量技术迎接挑战
增材制造零件制造商的噩梦是，客户退回了一箱不符合规格的零件，但没有工具来了解原因。
这就是计量学、测量科学、步骤进入图片。计量学是制造生态系统中高度发展的行业。有许多先进的测量和检测技术可应用于 AM，从激光扫描仪到 CMM、结构光系统到计算机断层扫描仪。这些计量系统与自动化功能的某种组合可以轻松满足 AM 用户的零件验证需求。
质量保证仍然是 AM 行业发展成为 pr 重要竞争者的障碍零件竞技场。制造商的格言“无法测量，就无法销售”显然适用于为 OEM 生产和验证精密任务关键部件的增材制造。
