積層造形の初期から、CT(コンピュータ断層検査)は品質保証のためのツールとして選ばれてきました。現在、CTは研究開発における情報提供ツールとしてその強みを証明しています。

積層造形:新しい可能性と新しい挑戦

積層造形技術は、幾何学的に可能な範囲に大きな柔軟性を持たせることで、エンジニアの製品設計に対する考え方を変えてきました。しかし、設計が複雑になればなるほど、部品の欠陥や不規則性を検査することが難しくなります。積層造形とCT(コンピュータ断層検査)は同じ3次元技術なので、昔から自然に連携してきました。非破壊検査技術(NDT)であるCT(コンピュータ断層検査)は、評価誤差をほぼ排除し、内部の空間構造、密度、肉厚を正確に視覚的に把握することが可能です。

積層造形にとって、CTは単なる品質保証のツールではない

コンピュータ断層検査は、品質保証や品質管理における非破壊検査技術として確立されていますが、製造業ではプロセス改善ツールとしての活用が進んでいます。研究開発段階では、3Dプリント製品の品質に関する貴重な情報を収集し、その情報を生産ループにフィードバックして、積層造形プロセスの継続的な改善、コスト削減、リスク削減、リードタイムの短縮を実現することができます。

積層造形における典型的な欠点

  • 公称値と実測値のズレ
  • ポロシティ
  • 残留粉体
  • ボンディング不良
  • バルジング
  • 気孔、クラック、介在物
  • 過度の表面粗さ
  • 微細構造問題

積層造形における工業用CTの用途は何でしょうか?

粉末分析
工業用CTは通常、1回のシーケンスで約5万個の粒子をスキャンし、その球形度、サイズ分布、個々の粒子における開孔・閉孔の有無を判定することができます。これらのデータをプロットし、定量的に分析することができます。

厚みと表面の粗さを分析
最も価値のある解析のひとつに、厚さ分析があります。CT検査システムは、高度な分析ソフトウェアを使用して、さまざまな厚さやパーツ内の分布をカラーコードで表示する画像を作成します。高解像度スキャンにより、積層造形パーツの疲労挙動に重要な役割を果たす表面の粗さに関する記述も可能です。

公称値-実測値比較とGD&T
CTデータセットには、サンプルの内部および外部構造のすべての幾何学的データが含まれています。そのため、パーツの実際の形状をCADファイルと簡単に比較することができ、幾何学的な偏差を色分けしたモデルを提供します。また、実際の部品データに対して、GD&T(Geometric Dimensioning and Treolancing /幾何学的寸法記入とトレオランシング)チェックを行うことも可能です。

寸法測定
スキャンデータとCADファイルの公称値-実測値比較に加え、CTは内部および外部のフィーチャーを3Dで測定します。測定可能なすべてのフィーチャーとその公差は、CADモデルを使用して定義し、測定テンプレートを作成することができ、ボタンをクリックすることで実際のデータセットに適用することができます。

気孔質と欠陥分析
コンピュータ断層検査は、X線を使って部品を検査するため、剥離、気孔、粉落ち、クラックなど多くの内部欠陥を可視化し、分析することが可能です。適切なソフトウェアを使用すれば、気孔をカラーコードで表示したり、気孔の大きさの分布をヒストグラムや散布図にプロットすることができます。

機械シミュレーション(実データ上)
ある部品の構造的完全性を最初に評価するためにCT スキャンデータから直接、有限要素(FE)応力シミュレーショ ンを実行することができます。この方法は、発泡体、格子構造、微小孔のある部品など、非常に複雑な構造に特に適しています。

繊維分析
CTデータにより、繊維配向テンソルまたはヒストグラムの形で局所的および全体的な繊維統計量を計算することができ、これにはマトリックス材料の空隙率を決定するための空隙率分析結果が含まれます。また、織物やレイアップ材の主配向を決定することも可能です。

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