Lợi ích của máy microCT scan trong ngành sản xuất phụ trợ

Phép chụp cắt lớp vi tính tia X (microCT) đã trở nên được sử dụng rộng rãi như một cách để phân tích và thử nghiệm các sản phẩm được sản xuất bổ sung, đặc biệt là cho phép đo chiều và phân tích độ xốp. Trong một bài báo có tựa đề “Chụp cắt lớp vi tính X-Ray trong sản xuất phụ trợ: Một đánh giá về công nghệ và ứng dụng hiện tại”, một nhóm các nhà nghiên cứu xem xét các cách khác nhau mà microCT đã được sử dụng trong sản xuất phụ trợ và lợi ích và hạn chế của mỗi .

“X-ray microCT hoạt động theo nguyên tắc chiếu xạ một mẫu với chùm tia X, đo hình ảnh tia X hấp thụ tiếp theo và liên tục thu được những hình ảnh như mẫu quay”, các nhà nghiên cứu giải thích. “Ảnh hưởng của tia X (cái gọi là phép chiếu) thể hiện quan điểm của mẫu từ nhiều góc, cung cấp chi tiết bên trong do sự xâm nhập của tia X. Các hình ảnh thu được sau đó được sử dụng trong một quá trình tái thiết toán học để tạo ra một tập dữ liệu thể tích. Thể tích này bao gồm voxels (pixel thể tích) với độ sáng của mỗi pixel liên quan đến mật độ tia X của vật liệu mà nó đại diện (mật độ tia X phụ thuộc vào mật độ vật lý và khối lượng nguyên tử). ”

Một ứng dụng được thảo luận là sự phân tích độ rỗng và khiếm khuyết. Độ xốp đề cập đến khoảng trống trong một sản phẩm in 3D, gây ra bởi bất kỳ của một loạt các yếu tố. MicroCT có thể được sử dụng để phát hiện độ xốp trong các sản phẩm in 3D nhỏ hơn, nhưng nó có thể bỏ sót các lỗ chân lông nhỏ ở những phần lớn hơn. Một ứng dụng khác là đo mật độ thể tích. Các sản phẩm được sản xuất bổ sung vẫn thường xuyên được thử nghiệm Archimedes để đo mật độ thể tích của chúng, nhưng chúng là một số vấn đề với phương pháp này, theo các nhà nghiên cứu:

Bong bóng khí có thể gắn vào bề mặt đặc biệt là do bề mặt thô ráp và không đều, dẫn đến đo khối lượng lớn hơn và do đó mật độ đo được thấp hơn.

Các kênh hoặc lỗ hổng được kết nối với bề mặt có thể chứa đầy nước, dẫn đến đo khối lượng nhỏ hơn và do đó mật độ đo được cao hơn.

Bao gồm có khả năng tăng khối lượng đo và do đó mật độ đo.

Các sai sót lớn như lỗ hổng lớp, lỗ khóa hoặc lỗ khí có khối lượng rất nhỏ (ví dụ, <0,01%) và do đó không tạo ra nhiều khác biệt về mật độ đo nhưng vẫn có thể rất quan trọng nếu chúng được phân nhóm hoặc phân lớp hoặc phân phối.

Mật độ vật liệu được giả định, có thể không chính xác cho các hợp kim với các chế phẩm khác nhau.

Lợi ích của máy microCT scan trong ngành sản xuất phụ trợ 
Ví dụ về phân tích độ xốp trong một mẫu hình trụ nhỏ (đường kính 3 mm) được sản xuất bởi LPBF với các thông số xử lý không tối ưu, dẫn đến tổng độ rỗng là 4,5%. Độ xốp có thể được nhìn thấy trong một hình ảnh X quang (A) và trực quan hóa và định lượng theo nhiều cách khác nhau từ dữ liệu CT, được hiển thị trong khung nhìn cắt 3D (B), hình ảnh lát cắt CT thể hiện bột chưa được nấu trong lỗ chân lông (C), hoặc xem minh bạch về phân tích độ rỗng trong 3D (D).

CT đo lường có thể khắc phục các vấn đề với bong bóng và độ xốp hoặc kênh; độ chính xác của phép đo được giới hạn chỉ bằng độ phân giải quét.

Đo chiều là một ứng dụng khác; trên thực tế, microCT là phương pháp duy nhất có khả năng đo kích thước của các sản phẩm phức tạp với các bề mặt bên trong và lưới. MicroCT cũng có thể theo dõi các thay đổi trong các sản phẩm, đặc biệt là sau khi biến dạng. Một ứng dụng khác là đo độ nhám bề mặt hoặc địa hình; các công cụ truyền thống chỉ có thể đo bề mặt bên ngoài của các sản phẩm trong khi microCT có thể đo bề mặt phức tạp hoặc bên trong.

Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra các mô phỏng như một ứng dụng chưa được khám phá rộng rãi cho sản xuất vi mô và phụ trợ.

"Không giống như mô phỏng dựa trên hình dạng thiết kế của các sản phẩm, các sản phẩm thực tế, bao gồm khuyết tật, khuyết điểm bề mặt và lỗi xây dựng, có thể được mô phỏng, cung cấp một dự đoán chính xác chính xác hơn về tính chất của sản phẩm". “Điều này có thể hữu ích vì hai lý do: thứ nhất, hiệu quả thực tế của một khiếm khuyết trên các tính chất cơ học có thể được đánh giá, hỗ trợ đưa ra các quyết định vượt qua / thất bại về việc sử dụng một phần; và thứ hai, hiệu quả của các khuyết tật có thể được nghiên cứu và tương quan với các thử nghiệm cơ học khác nhau trên cùng một sản phẩm. ”

Multiscale CT và quét nhanh được thảo luận như là cách để phát hiện độ xốp trong các sản phẩm duy nhất một cách hiệu quả về chi phí. Phân tích bột là một ứng dụng khác, một ứng dụng có thể phát hiện lỗ chân lông trong bột kim loại. Trong khi hầu hết các công việc sử dụng microCT trong sản xuất phụ trợ tập trung vào vật liệu đơn lẻ, thì cũng có thể phân tích nhiều vật liệu một phần, mặc dù chất lượng hình ảnh có thể khác nhau tùy thuộc vào vật liệu đang được nghiên cứu.

 

Tag (từ khóa):

Bình luận