计算机断层扫描加速航空航天3D打印的发展 – 3D打印行业资讯网

在进行四维 CT 扫描时取得了新的发现，该扫描提供了内部材料结构随时间的移动和破坏的三维视图。 CT 扫描还可以提供内部和外部特征的计量数据。 CT 正迅速成为评估关键航空航天产品许多方面的“首选”技术。

Northstar Imaging公司研发技术研究员Brett Muehlhauser发表演讲

Muehlhauser 表示，他之前使用 CT 进行了广泛的研究，以帮助检测、分类和更好地了解各种制造工艺（包括3D打印）中发现的不连续性的类型和原因。在进行四维 CT 扫描时取得了新的发现，该扫描提供了内部材料结构随时间的移动和破坏的三维视图。 CT 扫描还可以提供内部和外部特征的计量数据。 CT 正迅速成为评估关键航空航天产品许多方面的“首选”技术。

问：CT技术如何应用​​于3D打印？
米尔豪瑟：目前，CT在3D打印中的应用涵盖了从研发到失效分析的各个领域。这些应用涵盖产品和材料评估、印刷工艺开发，甚至3D打印现场监测方法的评估和验证等领域的所有方法和材料。即使对于粉末床熔融材料，也可以使用 CT 评估单个粉末的粒度、形状、空隙和异物。

Sintavia 使用尼康微型 CT 扫描仪进行3D打印金属粉末检测

问：为什么 CT 技术与航空航天应用特别相关？
米尔豪瑟：航空航天业正在处理各种问题，从更换旧飞机上的组件到开发新组件以支持最新军用飞机的最高性能。在这两个领域，3D打印和计算机断层扫描正在共同努力，以满足最困难的需求。

如今，旧飞机上需要更换的一些部件已不再可用，或者它们的交货时间或成本已经超出了其用途。例如，这些零件通常是在仅使用 2D 纸质图纸的时代生产的，而几十年前制造这些零件的铸造公司可能已经倒闭了。在这种情况下，可以使用计算机断层扫描技术扫描零件甚至整个组件，以提供设备的完整 3D 模型。

典型的航空航天应用包括复杂的发动机部件、结构部件和替换零件。3D打印技术可以生产重量更轻的零件，并显着降低生命周期成本。 3D 打印还可用于优化流程、降低噪音并减少零件数量

该模型提供了分析和 3D 打印所需的所有内部和外部尺寸。了解产品的材料特性有助于工程师更好地选择与打印相匹配的材料特性。然后可以将零件模型放入有限元分析模拟程序中，以帮助了解是否需要进一步的设计更改以确保打印零件实现最佳性能和可靠性。部件的物理环境测试水平将取决于关键级别。即使需要铸造替换零件，当模具不再可用时，CT 扫描生成的模型也可以发送到打印设备，以提供投资铸造过程所需的模型。

在新产品开发应用中，3D打印产品设计可以提供新的性能水平，因为它们不再受到现有制造能力的限制。在许多情况下，以前由多个部件组成的设计现在只需一个部件即可完成，从而大大提高了性能并减小了尺寸和重量。

问：CT 技术如何帮助检测、分类并更好地了解各种制造工艺（包括3D打印）中发现的不连续性的类型和原因？
米尔豪瑟：当拍摄零件的典型二维数字或胶片射线照片时，从零件一侧到另一侧的所有特征和不连续性都会相互叠加。几何形状越复杂、零件越厚，解释图像就越困难。如果没有不同角度的多个视图，几乎不可能清楚地评估显示器的位置和真实尺寸。

X射线计算机断层扫描设备在工业应用中的示意图

通过计算机断层扫描，可以捕获产品周围 360 度的图像。拍摄过程中会产生大量新信息，这些信息可以被重建，以便可以将其视为三维体积并从任何方向进行切片。与二维图像相比，图像质量大大提高，并且可以非常准确地评估指标的位置、大小和类型。无论产品是铸件、焊件还是使用3D打印技术生产，在执行 CT 扫描时，还可以使用自动化软件程序（例如孔隙和空隙分析以及计量）对整个零件进行三维评估程序与零件的 CAD 模型进行比较。进行比较。

此外，众所周知，某些3D打印工艺可能会在构建平面合并处产生不连续性。这时可以建立CT扫描技术来考虑构建平面方向，大大增加检测3D打印不连续性的概率。

问：为什么 CT 技术成为评估关键航空航天产品的“首选”技术？
米尔豪瑟：二十年前，工业 CT 需要更长的采集过程，并且重建时间需要八个小时或更长时间才能生成一卷的情况并不少见。由于技术和工艺的进步，一些生产 CT 扫描只需几秒钟即可完成和重建。这为在线和离线检查过程提供了机会。

由于评估的彻底性，几何复杂零件的单次 CT 扫描通常可以取代多个耗时的 2D 检查视图，同时实现更高的检测概率。此外，传统的计量测量可以用来自同一 CT 扫描的计量数据代替。如今，飞行关键金属3D打印零件通常需要使用 ASTM E3375 进行 CT 检查，同时应用 AWS D20.1 的验收标准。