给3D打印件做“CT"

　　一台工业CT缓缓启动，X射线穿透一枚金属构件的内部。屏幕上，那些肉眼永远看不到的微小气孔、夹杂和未熔合缺陷，被一层层“切片”呈现出来。

　　这是无锡市检验检测认证研究院国家增材制造产品质量检验检测中心的日常。作为全国唯一增材制造专业的国家级第三方检测机构，这里承担着为航天军工增材制造构件“把脉问诊”的重任。

　　为什么必须“看得见”

　　增材制造，也就是人们常说的3D打印，凭借一体化成形、轻量化设计、复杂结构制备和快速迭代试制的独特优势，已深度融入航空发动机、船舶海洋、国防武器装备及卫星载荷等核心领域。

　　但它的成形过程，是一个多物理场、化学场相互交织，兼具多影响因素、多尺度和多时序段强耦合作用的极端复杂过程。成形件容易产生翘曲变形、球化、开裂等宏观缺陷，以及气孔、夹杂、未熔合等内部冶金缺陷。

　　航天军工装备的服役环境又极为严苛——复杂载荷、深海高压密闭、交变温差，对零部件的内部致密性、可靠性、疲劳寿命和批次一致性提出了极高要求。长期以来，检测技术适配性不足、行业标准碎片化、批次质量波动大，严重制约了增材制造构件从试验样机走向批量装机应用。

　　“建立精准、全域、全链条的质量检测体系，既是把控产品质量的硬性关口，也是工艺迭代、标准落地、规模化量产的基础支撑。”中心相关负责人表示。

　　从一颗粉末开始把关

　　质量控制，源头在原材料。金属粉末中的水分会改变成形腔室环境、扰动舱内气氛，诱发成形件出现孔隙等缺陷。中心依托牵头制定的GB/T35022、GB/T39251、GB/T45676，以及参与制定的GB/T41978-2022等原材料检测标准，根据构件应用需求与原材料特性确定重点检测项目，杜绝不合格原料进场。

　　与此同时，中心还建立了粉末回收再利用检测技术规范GB/T44194，杜绝劣质回收粉流入生产环节——既守住质量关口，也呼应了绿色低碳与降本增效的产业诉求。

　　给异形内腔做“全身检查”

　　增材制造能做出传统工艺加工不了的异形内腔、点阵夹层、封闭式冷却流道、一体化镂空结构。但这些结构，恰恰也是检测的难点。

　　狭小封闭通道内壁的一条裂纹、流道里残留的一撮粉末、夹层内部的一个微孔，都可能导致发动机熄火、管路泄漏甚至结构断裂。为此，中心建立起工业CT、工业内窥镜、荧光渗透、超声及三维扫描互补配套的无损检测体系，实现构件尺寸精度及微小缺陷的精准测量。

　　结构之外，性能同样关键。中心基于构件对应试验件开展拉伸、冲击、疲劳、硬度等试验校核力学性能，同步配套金相和化学检测，确定晶粒组织形态和成分，实现从外形尺寸、表面质量、内部缺陷，到微观组织、力学性能、化学成分的全方位覆盖。

　　前不久，中心失效分析团队综合运用宏观形貌分析、扫描电镜微观形貌观察、金相组织检验、力学性能测试及化学成分分析等全链路手段，对某研究所某型喷水推进装置的失效零件进行“解剖式”逐一排查，不仅以最快速度锁定失效根本原因，还为企业量身定制了热处理优化与结构设计改进方案。

　　让量产不再是难题

　　研制阶段的检测项目繁杂、周期长、成本高，直接沿用到量产阶段，会严重制约产业落地。中心牵头编制相关国家标准，明确不同等级、类别金属制件的差异化检测要求，建立成品分级分类检测机制，在保障质量合规的前提下，大幅精简流程、降低成本、压缩周期。

　　针对增材制造“黑箱生产”、批次一致性差、成品报废率高的行业痛点，中心编制在线监测技术指南，推广熔池视觉采集、红外测温、声学检测等原位监测技术，推动质控模式从“事后被动检测”转向“事中主动调控”——打印、监测、调控同步开展，全流程数据留存，形成零部件数字质控档案，实现生产过程可追溯、工艺迭代有依据。

　　用标准打通“装机通道”

　　检测数据，是标准制定、军工准入认证、跨领域报告互认的核心依据。依托增材制造测试方法分技术委员会秘书处单位的优势，中心及时将新开发的检测技术固化并标准化。已发布的GB/T47006《增材制造激光粉末床熔融金属制件工业内窥镜检测图谱》及在研的20255798-T-604《增材制造金属成形件金相检验及图谱》，均以大量检测数据为基础，统一了制造、使用、检测各相关方的质量把控尺度。

　　下一步，中心将聚焦陶瓷基、难熔金属等新型特种材料，开发微小缺陷识别及大尺寸构件全域探伤检测方法，细化航空、航天、舰船、兵器细分场景的差异化检测规范。

　　供稿：无锡市市场监管局

　　发布：王睿雪