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Solution

Contrôle qualité des pièces polymères imprimées en 3D

Technique d'excitation par impulsion non destructive pour identifier et évaluer les défauts internes dans les composants en polyamide fabriqués par FDM.

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Le défi

Avec le développement de l’impression 3D FDM pour les applications de production, les défauts internes—vides, délaminages et variations de densité—deviennent des préoccupations critiques de qualité. Ces défauts sont invisibles en surface mais compromettent les performances mécaniques. Les méthodes d’inspection traditionnelles sont soit destructives, soit trop lentes pour le contrôle en cadence de production.

La solution

Les essais par excitation impulsionnelle révèlent les défauts internes par leur effet sur les propriétés modales. Cette recherche a testé des échantillons de polyamide avec des défauts contrôlés (0–10 mm) à la ligne neutre de flexion, mesurant la fréquence de pic, l’amortissement et l’amplitude à l’aide de capteurs acoustiques et vibratoires.

Résultats clés : les détecteurs vibratoires excellent dans la détection du délaminage pour les défauts plus importants (7–10 mm), tandis que les détecteurs acoustiques évaluent mieux la taille et la position des défauts. Les petits défauts (3 mm) montrent une fréquence élevée due au durcissement local aux bords du défaut. Le choix du détecteur est déterminant—chaque type révèle des caractéristiques de défauts différentes.

Résultats

La recherche démontre que l’IET fournit une détection non destructive fiable des défauts internes dans les pièces FDM en polyamide. En corrélant les motifs de réponse modale avec des types de défauts spécifiques, les fabricants peuvent mettre en œuvre une inspection à 100% des composants polymères imprimés en 3D sans ralentir la production.

Source

Characterization of Defects by Non-Destructive Impulse Excitation Technique for 3D Printing FDM Polyamide Materials in Bending Mode

FE Jabri, I Ochana, F Ducobu, R El Alaiji

2025, Applied Sciences (MDPI) - Open Access

Abstract The presented article analyzes the impact of internal defects on the modal responses of polyamide parts subjected to bending. Samples with defects of various sizes (0, 3, 5, 7, and 10 mm) located at the neutral bending line were tested. Modal properties were measured via an acoustic and a vibration sensor, using impulse excitation and fast Fourier transform (FFT) analysis. Modal properties include peak frequency, damping and amplitude. Non-defective samples show lower peak frequency and stronger amplitude for both detectors. Moreover, defects larger than 3 mm have minimal impact on peak frequency. The vibration detector is more sensitive to delamination presented at 7 and 10 mm defects. In addition, elevated peak frequency at 3 mm is the result of local hardening at the defect edge. Moreover, a neutral line position reduces damping when the defect size approaches 5 mm. Conversely, acoustic detectors ignore delamination and reveal lower damping and amplitude at 7 and 10 mm defects. Furthermore, internal sound diffusion from 3 and 5 mm defects enhances air losses and damping. Acoustic detectors only evaluate fault size and position, whereas vibrational detectors may detect local reinforcement and delamination more easily. These results highlight the importance of choosing the right detector according to the location, size, and specific modal characteristics of defects. Keywords: fused deposition modeling; polyamide; internal defect; impulse excitation technique and Fast Fourier Transform (FFT)

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