Zainteresowanie przemysłu zagadnieniami dotyczącymi pomiarów i kontroli wyrobów wykonanych techniką wytwarzania przyrostowego było bardzo widoczne podczas ostatnich targów Formnext we Frankfurcie. W trakcie różnych sympozjów i szkoleń organizowanych przy okazji tej wystawy kwestie metrologiczne zajmowały poczesne miejsce, potwierdzając fakt, że pomiary i walidacja części AM to obecnie całkiem ważny temat.
Technologie produkcji addytywnej i zaawansowane techniki pomiarowe przyciągają również uwagę profesjonalnych stowarzyszeń branżowych, które organizują konferencje i sympozja na całym świecie. Należą do nich Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierii Precyzyjnej (ASPE), Międzynarodowe Stowarzyszenie Optyki i Fotoniki (SPIE) oraz Międzynarodowa Akademia Inżynierii Produkcji (CIRP). ZYGO bierze czynny udział w tych wydarzeniach jako zwolennik przemysłu, wystawca i prezenter artykułów naukowych dotyczących najnowszych osiągnięć.
Badania w dziedzinie metrologii AM
W poszukiwaniu odpowiedniej metrologii, kluczowej dla kontroli procesu, przemysł wciąż stara się zrozumieć, czego należy szukać na i pod powierzchnią detalu wytwarzanego metodą AM i jak to się ma do jego funkcjonalności. Powierzchnie części wytworzonych za pomocą technik przyrostowych stanowią wyzwanie dla istniejących pomiarów topografii powierzchni i nie dają się scharakteryzować przy użyciu standardowych parametrów z powodu dużego nachylenia powierzchni, pustych przestrzeni, śladów spawów i podcięć.
Badania nad nową i ulepszoną metodologią pomiaru dla produkcji addytywnej rozwijają się poprzez szeroki zakres partnerstw przemysłowych i akademickich, a wiele z nich odbywa się w kooperacji z firmą ZYGO. Takim przykładem jest współpraca badawcza z brytyjskim Uniwersytetem w Nottingham, gdzie Zespół Metrologii Produkcyjnej (Manufacturing Metrology Team - MMT) kierowany przez prof. Richarda Leacha bada pełen zakres rozwiązań, począwszy od precyzyjnej mikroskopii interferencyjnej aż do tomografii rentgenowskiej wewnętrznej struktury gotowych detali.
Innym przykładem wiodącego ośrodka badawczego jest University of North Carolina w Charlotte, gdzie prof. Christopher Evans i współpracownicy używają interferometrii oraz mikroskopii elektronowej do badania materiałów AM we współpracy z Narodowym Instytutem Norm i Technologii USA (NIST) oraz firmą Carl Zeiss GmbH.
Naukowcy badali Inconel 625 - stop niklowo-chromowy z dodatkiem molibdenu i niobu, który wykazuje intrygującą różnorodność cech struktury powierzchni. Powierzchnie te mają obszary bogate w warstwy tlenków, które są widoczne na trójwymiarowych mapach topografii powierzchni uzyskanych za pomocą mikroskopów interferencyjnych ZYGO. Instrumenty te służą również jako doskonałe „woły robocze” do badania sporych obszarów z dużą ilością szczegółów, takich jak np. zniekształcone jeziorka spawalnicze, poprzez łączenie lub „zszywanie” wielu obrazów o wysokiej rozdzielczości, z których każdy zawiera miliony danych punktowych.
Podczas gdy wyzwania związane z kontrolą jakości detali AM są często źródłem zmartwienia dla producentów tych wyrobów, te same wyzwania stanowią atrakcyjną okazję do tworzenia nowych rozwiązań i przedsiębiorstw typu spin-off. Założona w 2018 r. w Wielkiej Brytanii firma Taraz Metrology jest przykładem spółki spin-off, która łączy badania uniwersyteckie, inżynierię praktyczną i doświadczenie komercyjne w unikalną zdolność rozwoju produktu dostosowaną do potrzeb technologii addytywnych. Taraz oferuje obecnie rozwiązania do kontroli końcowej dla wszystkich rodzajów części AM i wykorzystuje autorskie oprogramowanie do zaawansowanej techniki rzutowania prążków świetlnych i fotogrametrii.
Standaryzacja i identyfikowalność
Zdolność technologii addytywnej do wytwarzania geometrycznie złożonych części, jej rola jako czynnika umożliwiającego masowe dostosowanie wyrobów do potrzeb klienta oraz potencjalne oszczędności czasu i kosztów związane z jej wykorzystaniem są niezwykle istotne dla przyszłości przemysłu. Jednakże, w porównaniu do bardziej znanych i ugruntowanych metod produkcji, technologia AM jest dynamiczna i szybko ewoluuje, a wynalazcy i innowatorzy pracują nad pokonaniem barier w przyjęciu AM do zastosowań wytwórczych, w tym tych związanych ze standardami kontroli jakości.
Firma ZYGO aktywnie bada kalibrację, identyfikowalność i weryfikację pomiarów topografii powierzchni, publikując 16 prac na związane z tymi zagadnieniami tematy tylko w ciągu ostatnich 5 lat, a także kolejne 7 prac koncentrujących się na fizycznym modelowaniu optycznych pomiarów struktur powierzchni - w tym złożonych, stromo nachylonych powierzchni charakterystycznych dla detali AM - oraz 5 prac dotyczących pomiarów elementów AM per se.
