自增材制造出现初期至今,计算机断层扫描一直是首选的质量保证工具。如今,CT 验证更进一步巩固了其作为研发信息工具的优势。

增材制造: 全新可能性,带来全新挑战

增材制造 (AM) 在几何尺寸方面提供了广阔的灵活空间,颠覆了工程师的产品设计思考方式。遗憾的是,设计越复杂,检查组件缺陷和不规则性的难度越高。增材制造和计算机断层扫描均属于 3D 技术,自然能够得心应手地配合。作为一种无损检测技术 (NDT),计算机断层扫描几乎根除了评估错误,并提供有关内部空间结构、密度和壁厚的精确视觉认识。

对于增材制造, CT不仅是一种质量保证工具

制造商惊喜地发现,计算机断层扫描除了是一种强大的质量保证和质量控制无损检测技术外,还日渐展露出流程改进工具的能力。在研发过程中,工程师可利用计算机断层扫描收集有关 3D 打印产品质量的宝贵信息,并将这些信息反馈到生产循环中,以持续改进增材制造流程,降低成本、风险并缩短交货时间。

增材制造常见缺陷

  • 名义与实际值偏差
  • 孔隙率
  • 残余粉末
  • 粘合缺陷
  • 成球
  • 气孔、裂纹、夹杂物
  • 表面粗糙度过大
  • 微结构问题

工业CT在增材制造有哪些应用?

粉末分析

工业CT通常可通过一个序列扫描大约 50,000个颗粒,并测定其球形度、尺寸分布以及单颗粒中是否存在开孔或闭孔。随后,基于这些数据绘图并进行定量分析。

壁厚和表面粗糙度分析

最具价值的分析工作之一是壁厚分析。CT 检测系统利用先进的分析软件创建图像,以颜色代码区分不同厚度及其在零件内的分布。甚至可通过高分辨率扫描作出权威的 AM 零件表面粗糙度声明——这一参数在零件的疲劳行为中具有重要影响。

名义-实际值对比和 GD&T

CT 数据集包含样本内外结构的所有几何数据。因此,可参照 CAD 文件轻松比较零件的实际几何形状,获得包含几何偏差的颜色编码模型。还可对零件实际数据进行几何尺寸和公差 (GD&T) 检查。

尺寸测量

除可进行扫描数据和 CAD 文件间的名义-实际值比较外,CT 还可测量内外部三维特征。可使用 CAD 模型定义包含相应容差的所有可测量特征,创建测量模板——单击按钮即可将其应用于实际数据集。

孔隙率和缺陷分析

由于计算机断层扫描使用 X 射线检测零件,因此能够可视化分析分层、气孔、松散粉末、裂纹和许多其他内部缺陷。同时利用适当的软件以颜色代码显示孔,并可绘制孔径分布直方图或散点图。

机械模拟 (基于“真实” 数据)

首次评估给定零件的结构完整性时,可直接在 CT 扫描数据上执行有限元 (FE) 应力模拟。这一步骤特别适合高度复杂的结构,如包含微孔的泡沫、晶格结构或组件。

纤维分析

CT 数据支持以纤维取向张量或直方图的形式计算局部和全局纤维统计数据,包括可判定基体材料孔隙率的孔隙率分析结果。此外,还可基于这类数据判定机织织物或叠层材料的主要取向。

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