Udoskonalona rentgenowska tomografia komputerowa do celów kontroli jakości zaawansowanych technicznie komponentów
Jednym ze skutków stosowania zaawansowanych technologii produkcji jest brak możliwości dostępu do niektórych struktur znajdujących się wewnątrz komponentu, co wprowadza konieczność włączenia badań niszczących do procesu kontroli jakości. Stanowi to duży problem w przypadku produktów o wysokiej wartości dodanej, od których konsumenci nadal oczekują niezawodności i certyfikowanej jakości. Potencjalne rozwiązanie problemu może przynieść tomografia komputerowa (TK), która nie tylko uwidacznia wewnętrzną strukturę produktu, lecz także obejmuje metrologię wymiarową i ocenę wad materiałowych. Jednak nawet ta technologia ma swoje ograniczenia. Tworząc środowisko badawcze, zespół finansowanego przez UE projektu INTERAQCT posłużył się szerokim wachlarzem umiejętności, aby udoskonalić przepływ pracy rentgenowskiej tomografii komputerowej w zastosowaniach przemysłowych. Piętnastu naukowców może poszczycić się m.in.. Udoskonaleniem procedur weryfikacji w obrębie testów akceptacyjnych nowego sprzętu TK, usprawnieniem metody wskazującej niewspółosiowości w systemach TK (włączając w to wyrównywanie programowe i ograniczanie błędów pomiarowych), a także wykorzystaniem potencjału TK w celu minimalizacji porowatości części drukowanych przestrzennie. W drodze ku badaniom nieniszczącym Innowacyjne metody produkcji zapewniają komponentom o wysokiej wartości dodanej szereg pożądanych właściwości, takich jak możliwość dopasowania do indywidualnych potrzeb (np.. W przypadku implantów) i niewielka masa (m.in.. Komponentów dla przemysłu lotniczego) przy niższych kosztach i zwiększonej wydajności procesu. Jednak odnosząc się do technologii takich jak drukowanie przestrzenne, koordynator projektu INTERAQCT, profesor Wim Dewulf, zauważa, że „aby cechować się wysoką wytrzymałością i sztywnością przy zachowaniu małej masy, wiele komponentów posiada bardzo złożoną budowę wewnętrzną. Ponieważ taka struktura znajduje się poza zasięgiem tradycyjnych przyrządów kontroli jakości, może zostać sprawdzona jedynie poprzez destrukcyjne otwarcie warstwy zewnętrznej. Wtedy jednak element musi zostać wyprodukowany ponownie, a my możemy jedynie mieć nadzieję, że jego jakość utrzyma się na podobnym poziomie”. Tomografia komputerowa (TK) wykonuje zdjęcia rentgenowskie danego przedmiotu pod wieloma różnymi kątami, a następnie łączy je ze sobą, aby stworzyć trójwymiarowy model. Dzięki wykorzystaniu promieniowania rentgenowskiego producenci mogą zrekonstruować wewnętrzną budowę badanego obiektu. Omawiając praktyczne zastosowanie tej techniki, profesor Dewulf nie kryje swojego entuzjazmu: „Rentgenowska tomografia komputerowa otwiera przed nami bogatą paletę możliwości w zakresie kontroli jakości za pomocą badań nieniszczących. Przykładowo, możemy teraz zmierzyć wymiary złożonych struktur wewnętrznych, sprawdzić, czy włókna materiału kompozytowego są ułożone we właściwym kierunku, a nawet wykryć wewnętrzne wady materiałowe, takie jak pęknięcia czy pory. Co więcej, wszystkie te czynności możemy wykonywać jednocześnie”. Udoskonalenie przepływu pracy tomografii komputerowej – m.in.. Poprzez zwiększenie wydajności aparatury TK, oprogramowania TK, badań nieniszczących, metrologii wymiarowej, wytwarzania przyrostowego, produkcji w mikroskali i produkcji kompozytów – wymagało zaangażowania uczonych specjalizujących się w różnych dziedzinach wiedzy. Zaproszeni do zespołu naukowcy zdobyli wcześniej bogatą wiedzę specjalistyczną z dziedziny fizyki, metrologii wymiarowej, materiałoznawstwa, inżynierii precyzyjnej oraz inżynierii produkcji, wspierając europejski przemysł, ośrodki akademickie i krajowe instytuty metrologiczne. Wspierając siłę napędową europejskiej gospodarki W ostatnich latach Europa obrała kierunek ku przemysłowemu odrodzeniu w obliczu przenoszenia produkcji masowej do państw słynących z taniej siły roboczej. Przesunięcie nacisku z przewagi konkurencyjnej opartej na niskich kosztach ku tej polegającej na dostarczaniu spersonalizowanych produktów wysokiej jakości zgodnie z aktualnym popytem wesprze wysiłki mające na celu ochronę i zwiększenie tej konkurencyjności. Podczas gdy innowacyjne technologie produkcji mają tu kluczowe znaczenie, ich powszechna akceptacja zależy od dostępności technik mogących poświadczyć ich jakość. Jak zauważa profesor Dewulf: „Kwestia ta pozostaje dużym wyzwaniem, ponieważ jakość produktu zależy od jego wewnętrznej budowy i cech, których nie da się skontrolować w tradycyjny sposób. Udoskonalając kontrolę jakości wykorzystującą rentgenowską tomografię komputerową, projekt INTERAQCT poczynił istotny krok w kierunku zwiększenia akceptacji wspomnianych nowych metod produkcji przemysłowej”. Pomimo udoskonaleń w obrębie wysokiej jakości technologii TK, badanie to przeprowadzane jest w dużej mierze w trybie offline, co oznacza, że skanowanie obiektu o nowym kształcie wymaga udziału specjalisty. Zespół inicjatywy INTERAQCT pracuje obecnie nad zwiększeniem gotowości rozwiązań TK do zastosowań przemysłowych, skracając czas trwania badania, nadając systemowi niezależność i wytrzymałość, a także zapewniając jego pełną integrację. Jak podsumowuje profesor Dewulf: „Sednem tej wizji jest integracja systemów TK w środowisku produkcyjnym w sposób, który umożliwi pełną kontrolę jakości wszystkich produkowanych części oraz wykorzystywanie obrazów TK do automatycznej adaptacji i udoskonalania procesu produkcji”.
Słowa kluczowe
INTERAQCT, tomografia komputerowa, promieniowanie rentgenowskie, wyprodukowane części, drukowanie przestrzenne, kompozyt, komponenty wykonane z wielu materiałów, kontrola jakości, nieniszczące, metrologia wymiarowa, ocena wad materiałowych