3D打印技术去做无损检测的缺陷模块

施宏达

初步了解3D打印的分类，了解3D打印零件的原理，对使用3D打印制作无损检测缺陷模块未来对无损检测的重大意义。

【关键词】3D打印技术；无损检测；耗材

3D打印现在是一种新兴的行业，未来的发展空间巨大，其具有以前传统行业所不具有的优势，将其应用于无损检测技术行业也是有可能的，所以我们要探讨的就是运用3D打印技术去制作无损检测缺陷模块中所存在的问题。

1 3D打印所具有的特性

1.1 智能化制造

3D打印它能通过在电脑上用制图软件如：CAD，PRO/E等将图像智能化，可以直接传输到机器使其自动打印出你在软件中所画出的东西，而这些制作好的图像也能进行互联网传输，使其他地方也能更加智能化的制造。

1.2 降维度打印

3D打印理论上上可以打印任何物品，因为其的打印方式是一层一层打印叠加起来的，是将三维的物体以二维的方式叠加而成，而且制造起来更加简洁，不会出太大问题。

1.3 效率高

3D打印能将你需要的物品一次性打印出来，以前需要几个机床才能制造出来的东西现在只需要一台打印机就能完成了。而且更加快速和直接。

2 3D打印耗材问题。

3D打印的耗材是目前限制3D 打印技术广泛应用的主要因素。目前已研发的材料主要有塑料、树脂和金属等，虽说这几种耗材能应用的领域比较多，但有些行业在应用这些耗材时会出现一些质量问题，由于耗材的理化性质会有所不同，所以要研究材料之间的相互融合的一些物理结构的关系，开发质量测试程序和方法，建立材料性能数据的规范性标准等。例如空客概念飞机的仿真结构，要求有很高的硬度并且机身必须透明且，为了符合这些要求就需要研发新型的复合材料。此外，目前对金属材料进行3D 打印的需求极大，如工具钢、不锈钢、钛合金、镍基合金、银和金等，但目前因为这些金属的本身结构问题还未彻底解决，所以在金属打印制品上还未能得到突破，其质量检测也能过关。其中存在的3D打印其理化特性的测试检验项目问题，如物理力学方面和材料金相组织等项目无法进行。除化学成分分析外，其中粉体材料应着重关注粉体之间的融合，粉体密度，粉体之间存在的空隙等参量。而这些都可以运用无损检测的方法检测出材料内部缺陷的检测与表征，还可实现材料的密度，空隙程度以及其内部各种非连续性问题等方面的无损测试与表征；这对缩短材料的研发与生产周期和成本有积极意义。

3 3D打印制作模块中存在的缺陷。

运用3D打印技术去將检测到的缺陷模块打印出来，这对于无损检测技术方面提供了一个新的思路，但是要实现这一想法的先解决3D打印制作的模块中存在着的问题，其中的材料特性和特征参量是缺陷的主要原因。为确保3D打印制品的质量的可靠性和安全性，研究和制备过程中需要充分地分析3D打印制品的材料性能以及进一步了解材料微区间的问题，了解材料之间出现裂纹，缺陷以及未融合等现象。

4 3D打印制品应用无损检测的制约。

3D打印制品在制备和使用过程中，某些缺陷的产生是难以回避的。2000年，美国空军研究实验室、英国伯明翰大学以及曼彻斯特大学分别在TC4及316L不锈钢激光快速成形件内部，观察到了气孔及融合不良缺陷。因此，对该技术制造出的零件表面及内部质量检测的关键技术的发展的程度，直接制约了3D打印技术在无损检测方面的应用前景。

研究表明，依据3D打印材料中缺陷形成的不同特征，归纳出3D打印中产生缺陷的主要原因有两方面：

（1） 材料自身具有的理化特性造成的缺陷，由于是材料本身存在着的特性问题，而且是3D打印技术无法回避技术缺陷，打印机只是负责将材料按照参量打印出模型，并无法控制材料之间融合的理化性质，这就导致了模块形成气孔等问题。

（2）模型参量和打印设备的缺陷，由于3D打印输入的模型参量有一些错误或者是打印设备的精准度不够都会造成缺陷，造成缺陷的主要表现有存在空隙和完全融合。

5 3D打印制作无损检测模块的意义

运用3D打印技术制作无损检测模块对于检测行业无疑是个里程碑式的突破，现阶段的无损检测虽然在国外已经非常成熟了，但是我们国内的技术的发展并不是很好。无损检测只是利用射线，超声，红外以及电磁等原理对材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对光，声，热，电，磁等物理量的变化，来探测各种零件材料内部和表面缺陷。并不能实际观测到缺陷，而运用3D打印技术将那部分有缺陷的模块打印出来，在进行实际的理化测试，这样能更加的了解这部分缺陷对零件的危害和作用，这是运用3D打印技术在无损检测方面的优势所在，但是突破3D打印技术的缺陷是实现该技术的前提。

6 结论

对于3D打印缺陷模块中还存在着许多待解决的问题，技术上的困扰，理论上的空白，还有生产材料上的问题等等。目前运用3D打印技术制作无损检测缺陷模块的技术也需要在以上这些制作技术得到突破的基础上才能得一步继续发展，因此我们还需要时间去解决这些问题。

参考文献

[1]曾光.金属零件3D打印技术的应用研究[J].中国材料进展，2014（06）：376-382.

[2]李小丽.3D打印技术及应用趋势[J].自动化仪表，2014，35（01）：1-5.

作者单位

通化师范学院物理学院 吉林省通化市 134000