OB视讯增材创修技能为今世创修业供给了自正在度高的安排才气。然而工业使用须要对增材创修零部件牢靠性题目举行通常的说明，而反复性题目目前故障了该技能向宽裕、通常的分娩对象进展。记忆了现时环绕增材创修零件以及相像可变创修进程的零件牢靠性说明，概述了增材创修手段的可反复性题目标发作景况和影响。先容了增材创修的验证手段和现时安排与验证手段的进展，以帮帮工业规模采用增材创修技能。联系概述颁发于《Journal of Materials Engineering and Performance》期刊。
正在过去几十年里增材创修技能迟缓进展，正受到越来越多的眷注。增材创修技能的中央是杀青其他手段无法杀青的丰富几何形态零件，以幼范围分娩，而且引入更丰富的零件可能删除子零件的造备。数字化到造品手段的运用删除了造备零件的流程方法，进一步缩短供应链机合。纵然增材创修技能正在创修业中拥有分明上风，但正在工业上的使用却特别有限。很大来源是因为增材创修零件的可反复性和牢靠性较差。要将增材创修技能造备的零件本能杀青到古板创修手段的秤谌，必需珍视牢靠性。图1是综述论文构成图，说明对可变性、牢靠性和最终安排的主旨举行说明的须要性。作家这项概述增加目前增材创修钻研中牢靠性这一首要主旨的这些空缺。
牢靠性正在创修和使用规模施展着主要功用，更加是航空航天和汽车等行业紧要依赖认证步伐来确定零件或机合的牢靠性。正在现时航空航天规模，工艺、修设和部件的认证对安宁高效地运用症结产物至合主要。增材创修C20-29、JSSG-2006和MIL-STD-1530C等文献概述了使用于全部飞机机合的模仿、测试和验证以及后续认证战术。这些指南依赖于模仿结果来帮帮零件造备删除本钱和功夫。因为与分娩全尺寸零件联系的广大本钱，一种通用的测试手段被称为图2所示的“构修块”手段。另一种手段常常正在增材创修零件中援用，被称为“点测试”。这种手段的特质是用全尺寸零件举行测试。通过对几个全尺寸零件的统计说明来修设安排的完美性，可能正在特定景况下优化认证步伐。正在这种景况下，分娩完美零件的本钱险些与分娩豪爽较幼样品的本钱相似。
牢靠性目标，如疲困寿命或几何蜕化已被声明正在增材创修和古板创修技能(如锻造和复合原料)中是好像的。然而可反复性却没有，牢靠性须要可反复性。以是最初明晰该技能固有的可变性。可变性源于创修技能所固有的工艺前提，如正在增材创修手段中可用的少少常见可调动参数（征求扫描速率、构修板温度、层高度和间距等）。正在优化可调动参数的测验安排和相应面法方面举行了通常的钻研。依据这种手段，创修流程图将质地特性与可调动的参数联络起来，如图3所示。其它一个大的蜕化是增材创修中不确定性影响的量化。预收拾的蜕化从起源起首，粉末样式和原料粉末的化学因素是增材创修工艺引入的很多变量的根源。粉末直径、球形度和颗粒附出力的漫衍影响填料密度和熔化颗粒的活动性，并最终影响表征打印局限热特质的熔池样式。呆滞蜕化，如疲困，强度和缺陷漫衍，常常呈现正在增材创修通过扫数输入变量的天然震动，几何安排与呆滞本能联系联，如差别壁厚的样品呆滞本能纷歧，差别摆放处所零件本能纷歧，差别高度部位零件呆滞本能纷歧（图4）。其它，粉末的汽化导致粉末液滴酿成拥有较差的球形特质也会呆滞本能的蜕化。增材创修呆滞本能牢靠性的另一症结目标之一源于缺陷密度和漫衍。
无损评估对零件举行检验，不会对零件的功用形成负面影响。正正在拓荒的无损检测技能准则，如ASTM WK47031和ASTM 52908，可能帮帮挑选无损检测手段。工艺后收拾检验，从模仿到物理磨练，无损磨练供给了检验部件毛病或缺陷的手段，以更新部件的预期寿命，并确定部件何时抵达预订义的退伍准则。图6说明工艺挑选可能通过3D-XCT来磨练。其它，这项钻研还供给了一个症结的力学元素，即临界孔径。临界孔径断定了基于最大检测孔隙的全部零件的强度，进步了增材创修零件正在安排和创修手段中彻底无损磨练的主要性。增材创修技能正在逐层打印手段中供给了特有的上风，可能直接监测打印进程中的格表。破损性测试是正在呆滞极限下对部件的呆滞本能举行表征，不适合将来运用。
图6 三维X-CT孔隙度与激光功率的进程映照图，缺陷漫衍和最大检测孔径的表征看待清楚打印组件的呆滞本能是弗成或缺的
牢靠安排的起始是操纵钻研和测试中发觉的统计新闻来拓荒确定安排允诺畛域的置信带。拟订这些范围的一种手段是通过物理测试形成统计新闻。然而模仿不妨不老是与物理表象一律，但联系性会随功夫的推移而进步。正在产物拓荒的开始阶段，通过模仿增加优化安排可能帮帮辨认安排计划，正在增材创修优化早期拥有上风。正在物理层面上，运用有限元模仿创修结果，可能帮帮减轻腾贵的呆滞测试。这些结果可能杀青牢靠性优化OB视讯，比方删除渣滓应力和变形。可能确定导致形成牢靠结果的最高概率的安排参数。如不简化模子，模仿的算计本钱特别广大。代庖修模和降维依然进入增材创修修模和仿真规模，行为有用的器械来低浸全尺寸模子的算计强度。创修后增材创修零件的无损检测准则正正在拟订中，并揭晓了ASTM E3166-20e1等指南，协帮将古板的无损检测技能过渡到增材创修。
钻研者拓荒了准则零件如图7，用于扫数增材创修呆板评估症结牢靠性参数，以确保来自差别呆板和工艺的零件之间的统一性。同时提出了三个症结元素，化学因素，相构成和热史册，须要瞻仰以确定造品零件。又有学者钻研了16个差其它参数，个中气室压力被发觉有明显影响，以是正在后续分娩中获得了更厉厉的左右。图8中看出获得的拉伸率和拉伸强度的置信畛域缩幼，低浸了全部进程的不确定性。零件的后收拾也可能删除可变性，删除不妨导致本能特性不不变的要素，如疲困和渣滓应力。少少古板的后收拾技能正在增材创修中的有用性已被核查。其它测试这些工艺对增材创修后续安排本能的上风是至合主要的。如热等静压可能删除增材创修样品中的缺陷。为了删除皮相粗拙度的可变性及其对呆滞本能的后续影响，可能操纵喷丸深化等时兴技能。
图7 准则测试工件(a)用于增材创修零件的判定,以及(b)正在拉伸试样移除后
图8 (a)和(b)分歧显示了正左右腔室压力前后的均匀伸长率与均匀抗拉强度的差值。采用进程左右后，通过清爽地显示95%预测鸿沟除表的格表值，补充了进程的可预测性
这项钻研阐扬了增材创修中拓荒手段和准则以确保牢靠的须要性。然而这个进程自己存正在少少控造零件。个中因为行业创修商之间缺乏准则化。跟着新技能的逐年补充，所须要的是一套过程测试的增材创修技能，用于分娩零件。钻研说明通过敏捷度说明和不确定性鼓吹等技能对确保牢靠性的最症结要素有更扫数的清楚，则将供给进一步的帮帮。固然很多手段着重于运用现场监测和前/后工艺测试，但明晰须要更成熟的技能来疾速说明缺陷。数据库的拓荒看待采用增材创修以供给无损磨练汇集的新闻至合主要。通过增材创修流程各个阶段的说明和数据记实，行业可能配合拓荒增材创修零件统计说明所需的测试，从而删除这一常常腾贵且耗时的进程。
瞻望将来零件，增材创修最症结的重心需若是杀青和认证。这篇综述先容了牢靠性的症结因素以及准则和确定的差异，这些都推进了可反复的进展进程。这些与牢靠性联系的症结因素如图9所示。增材创修工艺分为五个阶段，每个阶段都代表了界说增材创修技能的前置、现场和后收拾的症结方面。可变性，如机合高度对证地特性(如熔池巨细、渣滓应力和缺陷密度)的影响，被互联系联地出现出来零件，声明这些参数之间的联系性，这些参数有些由用户左右。最终图9显示了可变性对增材创修中再反复的影响。固然不是扫数的，但这些可变性起源可能行为将来钻研的主旨，以量化并反过来删除其值的震动性。
总之，纵观创修业史册，新技能不息进展为旧技能中碰到的题目供给管理计划。从锻造和呆滞加工到粉末冶金和纤维复合原料，增材创修彷佛依然成熟到可能通常引入工业的景色。正在评估行业时咱们可能参考美国国度航空航天局(NASA)正在20世纪70年代引入的技能成熟度来量度创修技能的成熟度。这种范围供给了一种念法，即一项技能何时可能被行业采用。从测试技能的根本操作道理的第1级起首，正在扫数祈望操纵增材创修技能的行业中永远抵达第9级。谨记这一倾向，各行业人们将接续辛勤，确保创修技能的牢靠性和一律性，不只能能供给丰富和范围较少的安排机缘，况且还可能带来尚未齐备杀青的经济、生态和机合效益。