對(duì)于原型設(shè)計(jì)與制造公司來(lái)說(shuō)，快速完成交貨與質(zhì)量達(dá)到要求是兩大挑戰(zhàn)。而要滿足質(zhì)量要求，檢測(cè)技術(shù)是必不可少的，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法需要用夾具夾持工件，以創(chuàng)建特定的測(cè)量基準(zhǔn)面，并用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的觸發(fā)式測(cè)頭及時(shí)完成整個(gè)檢測(cè)過(guò)程，或使用視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)繪工件的外表面。很多情況下，在缺乏先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的幫助下，一些工件內(nèi)部檢查方法需要用二維X射線掃描，或采用破壞性的檢測(cè)方式。

工業(yè)用計(jì)算機(jī)X射線斷層成像（CT）掃描是一種新興檢測(cè)技術(shù)，它為大幅降低產(chǎn)品試制檢測(cè)成本，以及在三維無(wú)損檢測(cè)中快速而準(zhǔn)確地分析工件內(nèi)部缺陷提供了可能。

檢測(cè)，無(wú)需破壞

業(yè)用計(jì)算機(jī)X射線斷層成像（CT）掃描允許測(cè)量?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷。采用這種技術(shù)使用戶能夠以以前只能通過(guò)破壞性方法完成的方式可視化內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

拿國(guó)際工具與設(shè)備公司（TEI）來(lái)說(shuō)，該公司的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了全電動(dòng)摩托車(chē)Lightning LS-218，旋轉(zhuǎn)臂是由3D軟件設(shè)計(jì)公司Autodesk創(chuàng)建的，然后用了三個(gè)星期的時(shí)間進(jìn)行鑄造、清潔、熱處理、精加工和檢查摩托車(chē)擺臂。

為確保零件滿足機(jī)械扭轉(zhuǎn)的需求，TEI采用了工業(yè)用計(jì)算機(jī)X射線斷層成像（CT）掃描來(lái)測(cè)量?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷。作為自20世紀(jì)70年代以來(lái)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)，CT掃描正在工業(yè)領(lǐng)域成為重要的檢測(cè)工具。

工業(yè)CT掃描的基本形式與醫(yī)學(xué)CAT掃描類(lèi)似，只是現(xiàn)在這種CT技術(shù)正被用于掃描各種工業(yè)零部件，而不是人體。醫(yī)學(xué)CAT掃描主要用于可視化目的，而工業(yè)CT掃描不僅實(shí)現(xiàn)可視化，而且還可進(jìn)行測(cè)量。工業(yè)CT掃描是將二維X射線圖像交織形成工件內(nèi)部和外部三維影像的過(guò)程。*

　　

由于采用X射線掃描，因此可在無(wú)需夾持的自由狀態(tài)下對(duì)脆弱易損的零部件進(jìn)行檢測(cè)。由于無(wú)需對(duì)工件施加測(cè)量力和進(jìn)行夾持，因此可確保工件被檢測(cè)時(shí)處于其自然位置。掃描完成后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，然后用CT CAD軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)零件與CAD模型對(duì)比、幾何尺寸與公差（GD＆T）分析、零件與零件對(duì)比、組件/缺陷分析、孔隙分析和壁厚分析，并生成逆向工程所需要的CAD數(shù)據(jù)。利用這種CAD軟件，剛?cè)腴T(mén)的用戶也能輕松地獲取斷層掃描數(shù)據(jù)，以及開(kāi)啟/關(guān)閉內(nèi)部組件密度掃描、按密度值進(jìn)行顏色編碼以及測(cè)量等功能。*

CT掃描已成為許多研究，工業(yè)和安全關(guān)鍵應(yīng)用的重要工具，幫助制造商“看到”產(chǎn)品內(nèi)部，尤其是那些具有測(cè)量隱藏或難以到達(dá)的特征部位。”

當(dāng)為一輛能達(dá)到218英里/小時(shí)的摩托車(chē)制造零件時(shí)，絕對(duì)必須完美鑄造沒(méi)有缺陷的鑄件。由于摩托車(chē)擺臂的復(fù)雜性，TEI需要確保在原型生產(chǎn)后結(jié)構(gòu)完整性。這時(shí)候通過(guò)使用白光掃描進(jìn)行鑄造尺寸測(cè)量，并通過(guò)接觸探針檢查加工區(qū)域。由于安全性非常重要，CT掃描為T(mén)EI提供了非常優(yōu)質(zhì)的斷層掃描，將掃描結(jié)果放在一起并輸出到Volume Graphics軟件中，設(shè)計(jì)師能夠進(jìn)行各種分析，CT圖像證實(shí)了摩托車(chē)擺臂鑄件的質(zhì)量良好，沒(méi)有孔隙或夾雜物。

3D科學(xué)谷Review

近幾年來(lái)，工業(yè)用計(jì)算機(jī)X射線斷層成像（CT）掃描也達(dá)到了微米的等級(jí)，根據(jù)上海材料所凌松，無(wú)損檢測(cè)的方法不僅僅局限于材料內(nèi)部缺陷的檢測(cè)與表征，還可實(shí)現(xiàn)材料的密度、彈性參數(shù)、孔隙率、殘余應(yīng)力分布以及其內(nèi)部各種非連續(xù)性等方面的無(wú)損測(cè)試與表征；整個(gè)過(guò)程可實(shí)現(xiàn)快速、無(wú)損、原位的結(jié)果。

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，對(duì)于金屬增材制造的復(fù)雜性可以區(qū)分為五個(gè)層面：1 簡(jiǎn)單的零件、2 優(yōu)化的零件、3 帶有嵌入式設(shè)計(jì)的零件、4 為增材制造設(shè)計(jì)的零件、5 復(fù)雜的胞元結(jié)構(gòu)零件。

在這方面，賓州大學(xué)將現(xiàn)今的檢測(cè)方式針對(duì)這五個(gè)層面的檢測(cè)有效程度做了分析。在第5個(gè)層級(jí)上只有X射線顯微CT（X-ray Micro CT）是有效的檢測(cè)手段。

通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜零件的檢測(cè)，當(dāng)前的增材制造行業(yè)有望將過(guò)程中加工參數(shù)與模型結(jié)構(gòu)以及零件機(jī)械性能建立有效的相關(guān)性分析，隨著材料特征數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，以及對(duì)加工過(guò)程中幾何形狀特征與重要的工藝變量之間關(guān)系的理解，3D科學(xué)谷認(rèn)為我們將有望建立增材制造領(lǐng)域的知識(shí)專(zhuān)家系統(tǒng)，從而將金屬增材制造推向另一個(gè)高度。

來(lái)源：3D科學(xué)谷，部分參考自《工具技術(shù)》