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四大因素促使工业CT扫描技术在制造业中“一飞冲天”

2017-12-07  浏览量:30

来源:材料与测试

 

美国无损检测协会(ASNT)是世界上最大的无损检测专业技术学会,为人们提供了一个交流无损检测技术信息、无损检测操作程序、标准以及服务资格和认证等信息的专业平台。目前,该组织已经列出了如今可以采用的14种无损检测技术方法。其中较新的一种方法就是计算机断层扫描技术,俗称CT扫描,属于射线检测的领域范畴。对于大多数人而言,关于CT的了解可能更多的是关于医学上的CAT(计算机X射线轴向分层造影)扫描。虽然两者属性确有相似之处,但在不同的行业中两者又具有许多差异。

 

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工业CT扫描体系内部结构图:右边为X射线管,左边为数字探测器;图片来源:Jesse Garant Metrology Center

 

一般而言,一套CT系统的硬件通常包括:高功率辐射源、机械扫描装置、X射线检测器以及数据处理和图像重建、显示装置等。检测获得的图像可以使制件内的缺陷、重要迹象及某些内部特征呈现可视化;此外,扫描图像还可以被切割或者旋转,并能够通过与CAD模型进行比较,实现对壁厚的测量及孔隙率的检测等。

 

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利用工业CT扫描技术对铝铸件进行孔隙度分析;图片来源:Jesse Garant Metrology Center

 

在过去的五年内,工业CT扫描技术已经在部分制造业中为人们获取了大量的经济利益。并且因其具有三个独特的优势已经被人们认可,并成为了最可靠的无损检测方法之一。三大优势包括:

工业CT扫描检测结果的准确性

被检测样品种类的多样性

执行计量的能力以及利用扫描结果进行多种不同类型分析的可行性

 

“人们所看到的工业CT扫描技术是一种真正的无损检测技术,利用该技术能够观察、识别出材料的内部特征,并且能够在三维角度上对整体进行准确的测量操作。这些都归功于科学技术的进步,使得工业CT扫描技术能够用于对产品的内部形状以及材料特性进行很好的检测与验证,也因此使得该技术深受制造业的青睐。”来自JG&A计量中心的实验室负责人Andrew Good说道。

 

而以下将介绍给大家的工业CT扫描技术在四大方面的进步,则使得这种技术在制造业中的使用日益广泛。

 

NO.1 图像质量方面的进步

 

工业CT扫描技术在制造业等领域中的使用日益增长的一个重要因素就在于数字探测器技术的进步;数字探测器的进步不仅能够获取质量更好的扫描图像,而且探测器尺寸的变大使得那些生产大型零部件的厂商们同样可以有效的利用工业CT扫描技术对其产品进场检测和测量。

 

NO.2 能够更好的进行无损检测&提供更好的计量方案

 

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利用工业CT扫描技术对塑料齿轮产品进行首件检验;图片来源:Jesse Garant Metrology Center

 

工业CT扫描技术能够在制造业等领域备受青睐的最主要原因之一在于该技术能够在不对测试样品进行拆分、破坏的前提下快速检查出具有复杂外形的样品内部特性。这在经常需要对零部件进行严格检测和验证的航空航天领域内更为明显。利用现在的工业CT扫描技术,生产厂商们将会对他们所生产的产品更加自信,该技术能够极大的提高他们对于产品质量合格与否的判断能力,尤其是对于生产前期阶段的检测。工业CT扫描技术的进步极大的提高了首件检验的准确度,例如产品的几何尺寸公差测量等。受益于此的并不仅仅只有航空航天领域,还有汽车制造、医疗等领域。

 

事实上,美国航空航天局(NASA)近期采用工业CT扫描技术对利用3D打印重新设计的火箭零部件进行了检测并取得了巨大的成功。在对3D打印火箭喷射器进行使用测试前,来自马歇尔中心的材料工程师对其进行了一次完整的计算机断层扫描检测,以确定该产品是完全根据原设计制作而成的。

 

“火箭引擎组成是非常复杂的,通常都是由几百个单独零件组装而成,因此,对于利用新方式制备而成的火箭零部件采取测试是非常关键的,它能帮助我们分析并确定该新方式是否属于一种合理的方法,而工业CT扫描技术则能很好的帮助我们进行这些测试”,来自马歇尔中心工程指挥部主任Chris Singer说道。

 

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一位分析员正在执行工业CT扫描操作;图片来源:Jesse Garant Metrology Center

 

工业CT扫描技术的一个附加价值在于扫描获得的数据能够被用于进行多种不同的分析用途,例如用于检测材料内的孔隙/夹杂物、产品之间的对比(利用该技术对不同设备生产的产品进行对比等)、与CAD模型图进行比较、确定壁厚不均匀处以及用于逆向工程等,此外,如果某个零件内包含碳纤维或者玻璃纤维,对其进行复合分析能够验证其中纤维的取向情况等信息。工业CT扫描技术符合PPAP和AS9102标准,能够为汽车和航空航天等领域内的研究人员提供关于某个零部件内部和外部的详细特征。

 

虽然有许多分析方法可以选择,但是工业CT扫描技术已经证明了自己作为一种实用性方法能够在任何阶段对产品进行检测的价值。无论是在生产前期、生产过程中、失效分析过程中的缺陷查找及测量等阶段,工业CT扫描技术都能够提供你所需要的技术支持。

 

NO.3 软件方面的进步

 

尽管工业CT扫描技术取得了上述这些重要的进展,但事实上,计算机软件图像处理及计算能力方面的进步同样是促使该技术不断发展进步的一个重要因素,甚至可以说,没有计算机软件方面的进步,就没有工业CT扫描技术应用如此广泛的今天。

 

NO.4 服务提供商的出现

 

也许促使工业CT扫描技术在制造业等领域中的应用日益广泛的最主要的原因来自于服务提供商方面。如果说这样一种高新技术会具有较高的成本,这一点也不奇怪。十年前,只有很少的工业CT扫描体系可供工业应用,现在,购买一套工业CT扫描体系,算上时间和培训等成本费用,总费用从几十万美金到数百万美金不等,具体金额取决于定制需求。但是,仅仅一套工业CT扫描体系不可能检测工业领域中的所有零部件;对于不同的检测产品,必须要考虑到具体的扫描要求,采用正确的扫描体系完成检测项目。因此,对于生产多种产品(形状或材料不同)的生产厂商或者需要进行多种分析的中小型企业而言,投资将会是巨大的并且不合算的。

 

随着能够针对不同检测需求而提供多种扫描体系的工业CT扫描实验室的出现,这一问题得到了很好的解决。随着这类服务提供商的出现,生产厂商们能够为他们的产品开发出更高的质量标准。利用不同体系的工业CT扫描技术,生产厂商们可以更加精确的对产品进行检测,并且在不需要进行大量投资的前提下,紧跟市场并满足市场对产品的高质量要求。

 

毫无疑问,随着工业CT扫描技术在检测精度、效率以及周转时间等方面的继续进步,该技术在制造业等领域内的应用将会越来越为广泛。

 

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