Professor uppfinner ny metod att testa 3D-utskrivna modeller

Metall 3D-utskrift är nu vanligt i applikationer som kräver höghållfasta delar, men det är fortfarande en utmaning att kontrollera dessa delar för fel. En professor från University of Cincinnati syftar till att lösa detta problem genom att frysa dem i is.

Hittills är metall 3D-tryckta delar ganska vanliga, även inom industrier som flygindustrin som kräver extremt noggranna delar med hög hållfasthet. För att ytterligare förbättra denna integration har en ny metod utvecklats av en professor vid University of Cincinnati för att säkerställa integriteten hos dessa 3D-tryckta delar.

Till skillnad mot 3D utskrivna metalldelar så testas en maskin-bearbetad metalldel genom att skicka ultraljudsvågor genom delen. Om blocket innehåller sprickor eller oegentligheter som kan äventyra delen kommer vågorna att studsa av dem, vilket signalerar en svaghet.

3D skrivare bygger dock delar lager för lager, snarare än från ett fast block. Att använda ultraljudsvågor för att testa delen i sig skulle inte fungera, för vågorna skulle helt enkelt studsa av själva delen.

Fryser utskriften från 3D skrivaren

Francesco Simonetti, en rymdprofessor vid University of Cincinnati och expert på ljudvågor har kommit med en ny lösning.

Han bestämde sig för att frysa metallens 3D utskrivna metalldelar i ett isblock så att ultraljudsvågorna kunde röra sig genom isen precis som det skulle med metall. Detta innebär att vågorna bara skulle resa olika när de stöter på en oregelbundenhet i delen.

Simonettis metod, som han kallar cryo-ultraljud, är också ganska praktisk eftersom det är relativt lätt att omsluta metalldelarna i is jämfört med flytande metall, vilket skulle tjäna samma syfte.

Den enda haken är att isen måste vara kristallklar, fri från sprickor eller bubblor, för att kunna genomföra ultraljudsvågorna ordentligt. För att hölja metalldelar i kristallklar is när han testade sitt koncept utnyttjade Simonetti en hemgjord rigg byggd med ”delar från Amazon.”

I huvudsak säkerställde han att is-cylindern frös från botten upp för att förhindra sprickbildning. Vattnet omrördes också mekaniskt kontinuerligt för att förhindra att bubblor bildas i isen.

Isen måste ha rätt densitet

Simonetti avser att experimentera med suspenderade nanopartiklar i isen, bara för att höja densiteten ännu närmare den av de metalldelar som testas. Detta skulle förbättra noggrannheten hos ultraljudvåg-sökningen.

Isen fungerar som ett kopplingsmedium, vilket innebär att det borde utföra vågorna på samma sätt som metall skulle så att de bara studsar sprickor i själva delen. Att sålunda ha ett medium som är mer likartat i densitet gentemot metallen skulle vara mer gynnsamt för avsökningsförfarandet.

Oavsett nyhet är denna metod för felprovning utan tvekan användbar för industrier som kräver höga krav på integritet från 3D-tryckta metalldelar.