Компьютерная томография — новый способ взглянуть на 3d сканирование деталей

Пелевин Н. . Технологии 1347 Нет комментариев

ctscanning-new-way-to-3dscan_1

У большинства людей компьютерная томография ассоциируется с медицинской практикой. Но несмотря на это, данная технология все чаще применяется в промышленных областях, так как с ее помощью можно производить более точные измерения и расчеты. КТ-сканеры полезны в реверс инжиниринге, контроле качества, определении пористости материала и подготовке файлов сравнения.

КТ-сканирование стало частью рынка 3d технологий. По оценкам группы исследователей Allied Market Research данная сфера начнет приносить доход порядка 5,7 млрд долларов уже к 2021 году. Среднегодовой темп прироста доходов этой отрасли составляет 13,6%, и по прогнозам аналитиков, данный показатель не потеряет своих позиций еще на протяжении ближайших 5 лет.

Томография позволяет получать точные размеры как внутренних, так и внешних сторон производимых объектов. При этом нет необходимости разрушать само изделие. С помощью нескольких рентгеновских снимков и изображений с компьютерного томографа можно создать набор вокселей, которые объединяются в трехмерное облако точек.

В новых ответвлениях аддитивного производства, КТ-сканирование является единственным способом, при помощи которого можно проверить качество изделия, не нарушая его целостность.

Компьютерная томография - новый способ взглянуть на 3d сканирование деталей

«На основе анализа сложных пластиковых деталей можно провести более качественную диагностику изделия, нежели это делается традиционными методами. Здесь у пользователя не возникнет никаких ограничений, которые встречаются при разделении детали на более мелкие части. КТ-сканирование — позволяет получить ответы на все необходимые вопросы», — говорит Джайлс Гэскелл (Giles Gaskell), менеджер приложений Wenzel America.

Исключительная точность

Компьютерная томография позволяет добиться невероятной точности при сканировании внутренних элементов деталей.

«Мы сканировали мелкие пластиковые детали, которые нельзя было рассмотреть, чтобы не разрушить их. Такой подход недопустим при изготовлении запчастей для аэрокосмической промышленности и других серьезных сфер. В одном из проектов нам пришлось прибегнуть к компьютерной томографии, при помощи которой было проведено сканирование детали, изготовленной из армированного стекловолоконного пластика. Заказчик хотел понять, что происходит со стеклянными волокнами после того, как на них воздействует давление. Это помогло исправить довольно серьезную ошибку, возникшую в процессе производства», — рассказывает Стив Янг (Steve Young), владелец компании Exact Metrology.

Компьютерная томография помогает произвести контроль качества по самым различным параметрам. По словам Стива Янга, их специалисты могут определить, что содержится в таблетке, не доставая ее из упаковки.

Компьютерная томография - новый способ взглянуть на 3d сканирование деталей

Такая возможность является очень важной в медицинской, аэрокосмической, автомобильной и других видах промышленности, деятельность которых осуществляется под строгим руководством нормативных документов.

Аддитивные технологии стимулируют развитие сферы КТ-сканирования. Одним из преимуществ 3d печати является то, что вы можете создать и изготовить самые разнообразные детали, производство которых при помощи традиционных методов считается невозможным.

«Если вы не можете измерить деталь, значит вы не сможете ее продать. Если вы намереваетесь производить медицинское оборудование или детали для авиакосмической сферы, но не можете провести дополнительные исследования относительно их прочности и других характеристик, тогда не стоит даже начинать. Но если на вашем производстве стоит КТ-сканер, тогда вы спокойно можете выходить на рынок», — говорит Джайлс Гэскелл.

Стоимость КТ-сканеров

Несмотря на то, что сканирование при помощи компьютерного томографа — довольно ценная возможность и опыт, некоторые компании все же пытаются оправдать покупку собственного оборудования. Стоимость промышленных 3d сканеров колеблется в пределах от 200 до 500 тысяч долларов, а их калибровка для различных типов материалов занимает значительное время и требует определенных навыков от сотрудников.

Как правило, чем более плотный материал, тем более мощным должен быть заряд энергии, который будет проходить через него. В некоторых случаях допускается одновременное сканирование множества мелких деталей, что значительно повышает скорость, и снижает стоимость работы.

«Сама по себе технология КТ-сканирования довольно сложная и многие поставщики и производители оборудования пытаются упростить ее для конечного пользователя», — говорит Джесси Гарант (Jesse Garant), президент метрологического центра Garant & Associates.

Для примера, компания Wenzel America одновременно занимается и продажей КТ-сканеров, и предоставляет услуги 3d сканирования. Это позволяет многим клиентам компании пользоваться возможностями современных технологий, не затрачивая дополнительные средства непосредственно на само оборудование.

Еще одна проблема неохотной покупки КТ-сканеров заключается в сложности обслуживания самого оборудования. Устройство может быть сконфигурировано для сканирования деталей с определенной плотностью, но если попытаться провернуть ту же процедуру на другом объекте, параметры которого отличаются, без опытного оператора, способного внести необходимые настройки, обойтись никак нельзя. Это приводит к необходимости поиска такого специалиста, а в дальнейшем — к затратам на его работу.

Прежде чем приобрести 3d КТ-сканер, необходимо заранее убедиться в том, что она действительно оправдает затраты. Полезность такого устройства будет зависеть именно от того, насколько компания готова стать его обладателем.

Ограничения компьютерной томографии

КТ-сканирование обеспечивает доступ к информации, которую достать другими способами совершенно невозможно, но встречаются ситуации, когда даже такие устройства окажутся бесполезными. Одним из таких примеров служат детали из листового материала.

«Чтобы проводить сканирование объектов, выполненных из листового материала, возможно придется подбирать отдельный вид КТ-сканера. Стоит учитывать множество особенностей предприятия и его непосредственной деятельности», — говорит Джесси Гарант.

Компьютерная томография - новый способ взглянуть на 3d сканирование деталей

Провести сканирование очень больших и плотных кусков стали также не получится, так как для подобного процесса понадобиться намного больше энергии, чем способны предоставить современные предприятия.

В отличие от метрологических сканеров, КТ-устройства не являются компактными и мобильными. Диаметр некоторых устройств может доходить до нескольких метров, а вес превышать отметку в тонну.

Также трудно сканировать детали с содержанием карбида, вольфрама, серебра, золота и некоторых других пористых материалов, которые отражают излучения. То же касается деталей, применяющихся в авиастроительстве, например вольфрама или кобальта. Ни один, даже самый мощный томограф не сможет пробраться внутри материала глубже, чем на три дюйма.

Еще один недостаток проявляет себя при сканировании изделий, созданных из нескольких типов материалов. Например, если проводить работу с объектом, содержащим в себе металл и пластик, отчетливое изображение получится запечатлеть только с первого. Пластиковая же часть будет полностью покрыта артефактами и шумами.

Улучшение оборудования и программного обеспечения

В течение следующих нескольких лет КТ-сканеры должны сильно упасть в цене. Это будет достигаться не только снижением стоимость компонентов, но и за счет ускорения работы самих устройств.

Производители хотят увеличить не только скорость работы, но и снизить количество артефактов, а процесс калибровки полностью возложить на программное обеспечение.

Wenzel America уже готовы предложить своим клиентам томограф, стоимость которого составляет чуть более 100 тыс. долларов, что уже в 10 раз меньше, нежели было несколько лет назад. Джайлс Гэскелл видит в данной отрасли просто огромный потенциал, так как многим компания требуется качественный инструмент, способный произвести максимально точные измерения.

Комментировать