3D 打印中的计算机断层扫描 (CT)

1。简介：内部概览

当工程师投入数百小时和数千美元来 3D 打印火箭发动机或脊柱植入物时，他们需要确保该组件完全完美。从外面看是不够的，将其打开（破坏性测试）当然不是一个选择。

工业计算机断层扫描 (CT) 是一流的无损检测 (NDT)。它能够对固体金属部件的核心进行高分辨率 3D X 射线视图，并已成为增材制造质量保证的绝对标准。

2。检测熔合的孔隙率和清漆

CT 的主要任务是寻找隐形事物。

• 孔隙度分析：CT 扫描实际上将组件分解为数百万个小立方体（体素）。特殊的分析软件搜索密度与空气密度相对应的体素。这样，内部的微观孔隙就可以达到毫米级精度定位。
• 缺乏融合：如果PBF工艺中的激光没有正确融合两层（键合错误），就会出现浅但危险的裂纹。这些在传统 2D X 射线图像中通常是不可见的（如果您从错误的一侧观看它们），但在 3D CT 模型中可以立即识别出来。

3。计量学：测量你无法触摸的东西

CT扫描不仅提供图像，还提供精确的几何数据。生成的组件点云与原始 CAD 模型重叠（目标与实际比较）。

• 测量内部尺寸：如何测量发动机缸体深处 3D 打印的回旋冷却管道的直径？这对于卡尺来说是不可能的。 CT 软件以微米精度测量内部几何形状。
• 壁厚分析：软件会对打印的壁厚因翘曲而变得太薄的区域进行着色。

4。挑战：伪影和密度

物理学对计算机断层扫描设置了限制。

• 材料密度：铝（轻）很容易受到照射。钨、钽或钼（密度极高）几乎完全吸收 X 射线。即使是最强大的商业扫描仪也常常因为固体钨部件而失败。
• 散射辐射（伪影）：当硬 X 射线击中厚金属制成的边缘时，它们会剧烈散射。生成的图像通常具有光束硬化或散射伪影，这些伪影可能看起来有毛孔，而实际上并不存在。经验丰富的 CT 专家和良好的软件过滤器在这里至关重要。

5。结论：昂贵但必不可少的 X 射线视力

工业 CT 系统的成本通常在 50 万到 100 万欧元以上。扫描大型铬镍铁合金部件可能需要数小时。这对于非关键工具来说太大了。然而，对于受监管行业（航空、太空旅行、医药）中的增材系列制造来说，计算机断层扫描并不是奢侈品，而是保证增材制造结构最终信任的唯一方法。