更加高大上的工业CT技术

高性能的计算机断层扫描（CT）技术将会对各种行业（包括航空航天、国防、汽车、石油和天然气等）的工程零件、复合材料、铸件和3D打印合金零件的内部结构进行更好、更快、更准确的检测。

美国Jesse Grant计量研究中心的技术经理Andrew good正在将一个零部件加载到这种搭载了一个3MeV的锥形X射线束和一个2k x 2k的平板数字化探测器的新型CT扫描装置上

据Jesse Grant介绍，多年前他曾与多个最早采用增材制造（3D打印）技术的公司进行过研讨，这些公司最初都非常不确定该如何去检测利用3D打印技术制造出来的具有复杂内部结构的铝合金零部件或者组装体。虽然他们都是航空航天领域内非常杰出的公司，但对于检测问题，他们则都是有一个大大的问号。

Jesse Grant回忆道：“这时候我才真正开始意识到，高性能、高功率的计算机断层扫描技术将会是用于制造业的一种高效检测技术”。他的公司花费了450万美元，耗时三年，研发出了一种庞大的CT扫描仪。该扫描仪在近期首次亮相，会对一个大型钢筋混凝土结构中的中型零件进行扫描检测。此外，它还搭配了八台小型微聚焦CT扫描仪，这样使用者可以根据实际需要来检查零件的密度、材料和尺寸匹配程度。

工业CT扫描技术采用大功率X射线穿透具有复杂几何内部形状的物体，对于一些可能会带来严重损害或经济损失的传统破坏性测试方法来说，CT扫描技术将会是一种完美的替代者。该技术能够在不改变检测对象结构的前提下，有效解析其内部结构及尺寸，这对于检查具有更加复杂内部结构的3D打印部件也是极为有利的。

计算机断层扫描技术的工作原理可以简单概括为：从X射线源发射出来的X射线对在X射线源和检测器之间做平移运动的被检测物体进行扫描，在一次扫描结束后，被检测物体旋转一个角度再进行下一次扫描，如此反复操作，即可得到被检测物体的某一断面的若干组数据。这些信息数据经过计算机计算、处理，重新建立一个完整的断面图像显示在监视器上，而所有的断面就可以组成一个完整的三维立体图像。

一般而言，一套CT体系的硬件组成通常包括：一个高功率辐射源、机械扫描装置，X射线检测器，以及数据处理和图像重建、显示装置等。获得的图像可以使制件内的缺陷、重要迹象及某些内部特征可视化；此外，扫描图像还可以被切割或者旋转，并能够通过与CAD模型进行比较，实现对壁厚的测量及孔隙率的检测等。

这种高性能工业CT扫描装置的局部视图——足以证明其整体体积的庞大

Garant表示，这种高性能、高功率扫描仪旨在弥补当前检测技术的一些不足，因为许多部件的尺寸和材料的密度限制了普通工业CT技术的使用。这款新型CT扫描仪的出现将使得之前在没有得到适当检查就进行生产的高价值零部件得到更加完整的内部检查和尺寸验证。

“现在，这种技术在一定程度上已经改变了塑料行业”，Garant说道：“以前，当人们要对预生产阶段的产品以及需要验证其中一些较大的塑料部件时，CT扫描技术是很难被真正的使用到；但是现在，我们已经有了这种甚至可以对汽车塑料、更大型部件、3D打印零部件进行检测的工业CT扫描技术”。

除了塑料以外，该新系统还可以透视约12英寸厚的铁、26英寸厚的钛和36英寸厚的铝的工件内部结构，这对于检查一些常用于航空航天领域的中型铸件是非常理想的。

这种新型工业CT扫描装置搭载了一个3MeV的锥形X射线束和一个2k x 2k的平板数字化探测器。它可以适应直径长达44.5英寸，高达63英寸的中型零件的快速检查。这将极其有利于对各种行业（包括航空航天、国防、汽车、石油和天然气等）的工程零件、复合材料、铸件和3D打印合金零件的内部结构进行快速检测。

此外，与线检测器阵列（LDA）系统相比，由于搭载了锥形X射线束和数字探测器，该CT扫描系统能够更加快速、经济地对部件进行扫描检测。Garant解释说：“使用LDA技术，大约每45秒钟会获得一个单层结构，而且如果你需要获取2000层，那么2000乘以45秒，最终你将会耗费大量的时间与精力”。

使用LDA系统进行完整扫描可能需要4~16小时，但是使用搭配了大格式检测器和新型高功率锥形X射线束的CT技术进行完整扫描可在不到一小时内完成。

“从时间的角度来看，这是非常有益的，”Garant说道：“我们的许多客户正在寻找一种可行的、能够在工业中不断使用检测工具，而不是那些非常昂贵，难以大量使用的技术”。时间就是金钱，逐行（或逐片）检查的成本将达到10,000美元以上，他表示，提升检测速率也将有助于降低检测成本。

Andrew good正站在这套高性能CT扫描装置的内部

“现在，我看到很多人从故障调查的角度来使用这种技术，”Garant说道：“这可能是目前市场上最普遍的一个应用方面；为了最大限度地利用该技术，故障调查应用在整个市场上的应用占比应该在5％左右。该技术真正开始‘膨胀式流行’的地方应该是在生产前的产品验证，以及对一些高价值零件进行检测验证等”。

据此，Garant建议制造商们可以更多地考虑采购CT扫描系统，或更多地使用实验室服务，因为该技术将有助于为他们创造更高的制造优势和更好的进行质量控制。

译自：qualitymag

译者：Vince

来源：“无损检测NDT”微信公众号