更加高大上的工業CT技術

高性能的計算機斷層掃描（CT）技術將會對各種行業（包括航空航天、國防、汽車、石油和天然氣等）的工程零件、復合材料、鑄件和3D打印合金零件的內部結構進行更好、更快、更準確的檢測。

美國Jesse Grant計量研究中心的技術經理Andrew good正在將一個零部件加載到這種搭載了一個3MeV的錐形X射線束和一個2k x 2k的平板數字化探測器的新型CT掃描裝置上

據Jesse Grant介紹，多年前他曾與多個最早采用增材制造（3D打印）技術的公司進行過研討，這些公司最初都非常不確定該如何去檢測利用3D打印技術制造出來的具有復雜內部結構的鋁合金零部件或者組裝體。雖然他們都是航空航天領域內非常杰出的公司，但對于檢測問題，他們則都是有一個大大的問號。

Jesse Grant回憶道：“這時候我才真正開始意識到，高性能、高功率的計算機斷層掃描技術將會是用于制造業的一種高效檢測技術”。他的公司花費了450萬美元，耗時三年，研發出了一種龐大的CT掃描儀。該掃描儀在近期首次亮相，會對一個大型鋼筋混凝土結構中的中型零件進行掃描檢測。此外，它還搭配了八臺小型微聚焦CT掃描儀，這樣使用者可以根據實際需要來檢查零件的密度、材料和尺寸匹配程度。

工業CT掃描技術采用大功率X射線穿透具有復雜幾何內部形狀的物體，對于一些可能會帶來嚴重損害或經濟損失的傳統破壞性測試方法來說，CT掃描技術將會是一種完美的替代者。該技術能夠在不改變檢測對象結構的前提下，有效解析其內部結構及尺寸，這對于檢查具有更加復雜內部結構的3D打印部件也是極為有利的。

計算機斷層掃描技術的工作原理可以簡單概括為：從X射線源發射出來的X射線對在X射線源和檢測器之間做平移運動的被檢測物體進行掃描，在一次掃描結束后，被檢測物體旋轉一個角度再進行下一次掃描，如此反復操作，即可得到被檢測物體的某一斷面的若干組數據。這些信息數據經過計算機計算、處理，重新建立一個完整的斷面圖像顯示在監視器上，而所有的斷面就可以組成一個完整的三維立體圖像。

一般而言，一套CT體系的硬件組成通常包括：一個高功率輻射源、機械掃描裝置，X射線檢測器，以及數據處理和圖像重建、顯示裝置等。獲得的圖像可以使制件內的缺陷、重要跡象及某些內部特征可視化；此外，掃描圖像還可以被切割或者旋轉，并能夠通過與CAD模型進行比較，實現對壁厚的測量及孔隙率的檢測等。

這種高性能工業CT掃描裝置的局部視圖——足以證明其整體體積的龐大

Garant表示，這種高性能、高功率掃描儀旨在彌補當前檢測技術的一些不足，因為許多部件的尺寸和材料的密度限制了普通工業CT技術的使用。這款新型CT掃描儀的出現將使得之前在沒有得到適當檢查就進行生產的高價值零部件得到更加完整的內部檢查和尺寸驗證。

“現在，這種技術在一定程度上已經改變了塑料行業”，Garant說道：“以前，當人們要對預生產階段的產品以及需要驗證其中一些較大的塑料部件時，CT掃描技術是很難被真正的使用到；但是現在，我們已經有了這種甚至可以對汽車塑料、更大型部件、3D打印零部件進行檢測的工業CT掃描技術”。

除了塑料以外，該新系統還可以透視約12英寸厚的鐵、26英寸厚的鈦和36英寸厚的鋁的工件內部結構，這對于檢查一些常用于航空航天領域的中型鑄件是非常理想的。

這種新型工業CT掃描裝置搭載了一個3MeV的錐形X射線束和一個2k x 2k的平板數字化探測器。它可以適應直徑長達44.5英寸，高達63英寸的中型零件的快速檢查。這將極其有利于對各種行業（包括航空航天、國防、汽車、石油和天然氣等）的工程零件、復合材料、鑄件和3D打印合金零件的內部結構進行快速檢測。

此外，與線檢測器陣列（LDA）系統相比，由于搭載了錐形X射線束和數字探測器，該CT掃描系統能夠更加快速、經濟地對部件進行掃描檢測。Garant解釋說：“使用LDA技術，大約每45秒鐘會獲得一個單層結構，而且如果你需要獲取2000層，那么2000乘以45秒，最終你將會耗費大量的時間與精力”。

使用LDA系統進行完整掃描可能需要4~16小時，但是使用搭配了大格式檢測器和新型高功率錐形X射線束的CT技術進行完整掃描可在不到一小時內完成。

“從時間的角度來看，這是非常有益的，”Garant說道：“我們的許多客戶正在尋找一種可行的、能夠在工業中不斷使用檢測工具，而不是那些非常昂貴，難以大量使用的技術”。時間就是金錢，逐行（或逐片）檢查的成本將達到10,000美元以上，他表示，提升檢測速率也將有助于降低檢測成本。

Andrew good正站在這套高性能CT掃描裝置的內部

“現在，我看到很多人從故障調查的角度來使用這種技術，”Garant說道：“這可能是目前市場上最普遍的一個應用方面；為了最大限度地利用該技術，故障調查應用在整個市場上的應用占比應該在5％左右。該技術真正開始‘膨脹式流行’的地方應該是在生產前的產品驗證，以及對一些高價值零件進行檢測驗證等”。

據此，Garant建議制造商們可以更多地考慮采購CT掃描系統，或更多地使用實驗室服務，因為該技術將有助于為他們創造更高的制造優勢和更好的進行質量控制。

譯自：qualitymag

譯者：Vince

來源：“無損檢測NDT”微信公眾號