Tại sao phải chụp CT công nghiệp?

Bạn có thể đã nghe nói về việc sử dụng quét CT công nghiệp và có thể tự hỏi liệu áp dụng nó có phải là bước đi đúng đắn cho doanh nghiệp sản xuất đang phát triển của bạn hay không. Bài viết này cung cấp cái nhìn về tình trạng kiểm tra sản phẩm hiện tại, những gì quét CT kết hợp với phần mềm phân tích và trực quan mang lại cũng như những lợi ích mà việc chuyển sang phương pháp tiên tiến hơn này có thể mang lại.

Phương pháp kiểm tra hiện tại của bạn có nhìn thấy mọi thứ không?

Cho dù đó là khối động cơ hay mối hàn trên bảng mạch in, các nhà sản xuất biết rằng bất cứ thứ gì họ sản xuất, họ cũng phải kiểm tra. Các hệ thống kiểm tra bằng hình ảnh và tia laser, bộ so sánh quang học, micromet và các thiết bị đo khác nhau – ngày nay có rất nhiều loại thiết bị đo lường và kiểm tra đang được sử dụng. Nhưng những công cụ như vậy có thể không cung cấp cho người dùng mọi thứ cần biết về một sản phẩm bởi vì họ không phải lúc nào cũng có thể tiếp cận hoặc thậm chí nhìn thấy các tính năng cụ thể của bộ phận, chứ đừng nói đến việc xác định chính xác các lỗi trong chính vật liệu đó.

Một số phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) (chẳng hạn như kiểm tra dòng điện xoáy và hạt từ tính) có thể phát hiện các lỗi vật liệu nông. Thử nghiệm phá hủy, thông qua mặt cắt ngang của phôi, vừa tốn kém vừa hạn chế. Khi mục tiêu đáp ứng các thông số kỹ thuật chính xác nhất để kiểm soát chất lượng có thể đạt được, thì cần có một cách tốt hơn để xem xét sâu bên trong các bộ phận và trích xuất dữ liệu chi tiết, chính xác về mọi cấu trúc bên trong dữ liệu mà sau đó có thể được sử dụng để đánh giá sự phù hợp về kích thước, phân tích tính toàn vẹn của cấu trúc, dự đoán hiệu suất và thậm chí có thể hướng dẫn các thay đổi đối với phương pháp sản xuất.

Giới thiệu về quét CT công nghiệp và ứng dụng của nó

Công nghệ để đạt được mức kiểm soát chất lượng này đã tồn tại và nó bắt đầu bằng việc quét CT công nghiệp. Còn được gọi là chụp cắt lớp điện toán 3D, công nghệ này hoạt động bằng cách xử lý nhiều hình ảnh tia X để thu được mô hình 3D chính xác về kích thước của đối tượng được quét.

Các bước sóng được sử dụng với quét CT công nghiệp đều ngắn hơn và mạnh hơn so với các bước sóng được sử dụng để chụp X-quang xương bị gãy, có nghĩa là chúng có thể dễ dàng xuyên qua các vật liệu dày đặc như gỗ, nhựa, vật liệu tổng hợp và kim loại. Và khi máy X-quang chụp ảnh một mặt của mục tiêu mà không có độ phân giải độ sâu, thì máy quét CT công nghiệp xem tất cả các mặt của vật thể và sử dụng các phương pháp toán học để tái tạo lại một thể tích. Âm lượng 3D kết quả này cung cấp chế độ xem bên trong mà không công nghệ nào khác cung cấp.

Tuy nhiên, chỉ quét CT không cung cấp mọi thứ cần thiết để đảm bảo và ghi lại chất lượng sản phẩm. Các bản quét tốt nhất trên thế giới sẽ không đủ nếu không có các công cụ phần mềm phù hợp để phân tích và trực quan hóa dữ liệu quét.

Phần mềm phân tích và hiển thị nâng cao, chẳng hạn như phần mềm do Volume Graphics cung cấp, cung cấp các khả năng hỗ trợ vượt xa tiềm năng thu thập hình ảnh gốc của riêng thiết bị CT: Tự động thu thập và phân tích dữ liệu quét, phát hiện lỗi, các chức năng đo lường bao gồm GD&T, công cụ chia lưới FEM – đây chỉ là một số khả năng của phần mềm phân tích dữ liệu CT có sẵn cho phép người dùng hợp lý hóa hoàn toàn các hoạt động đảm bảo chất lượng và cung cấp các bộ phận hoàn thiện, chất lượng cao.

Xem nhanh cách quét CT và phần mềm hoạt động cùng nhau

Bất kể người dùng chọn cách truy cập sức mạnh của CT để đảm bảo chất lượng như thế nào, việc xem xét ngắn gọn các quy trình liên quan có thể hữu ích.

Chìa khóa để quét CT và phân tích dữ liệu quan trọng tiếp theo là điểm ảnh ba chiều. Khi các photon năng lượng cao của chùm tia X đi qua mục tiêu của chúng, một số bị hấp thụ và một số khác bị tán xạ, nhưng phần còn lại đập vào màn hình máy dò đối diện với nguồn tia X. Sau đó, chúng cung cấp năng lượng cho các pixel (hai chiều) ở đó theo tỷ lệ với mật độ của vật liệu được quét cũng như độ dày và các giá trị suy giảm của nó, đồng thời tạo ra một loạt ảnh thang độ xám.

Đây là lúc phần tính toán của quy trình xuất hiện. Phần mềm trực quan hóa dữ liệu CT tái tạo lại hàng triệu pixel đó thành các voxels ba chiều. Sau đó, sử dụng các thuật toán toán học tiên tiến, phần mềm tạo ra hình ảnh ba chiều đầy đủ về đối tượng chính xác được quét. Tiếp theo, một loạt các công cụ có thể được sử dụng để phân tích mật độ vật liệu, kiểu ứng suất, lỗi bên trong, lỗi thiết kế và một loạt các thuộc tính khác của những gì được quét – bao gồm các bộ phận kim loại được gia công, nguyên mẫu in 3D, các bộ phận đúc bằng nhựa , nhựa gia cố sợi hoặc bất kỳ thứ gì khác có thể quét được.

Các phân tích và trực quan hóa dựa trên phần mềm này có thể rất có giá trị đối với các nhà sản xuất trong hầu hết mọi ngành, cho phép các nhà thiết kế và kỹ sư hiểu được các chế độ hỏng hóc, xác thực các tính năng quan trọng của bộ phận, dự đoán cách sản phẩm sẽ hoạt động cũng như định lượng và xác định quy trình sản xuất. Đó là vẻ đẹp của quét CT khi kết hợp với phần mềm phân tích và trực quan.

Biện minh chi phí/lợi ích cho việc quét và phân tích CT

Ví dụ: hãy xem xét đầu nối đúc bằng nhựa, giống như đầu nối được tìm thấy trong ô tô, tủ lạnh hoặc máy tính xách tay. Các nhà sản xuất tạo ra những vật thể chính xác và chi tiết đến kinh ngạc này thông qua các khuôn nhiều khoang, mỗi khuôn phải được xác nhận bằng cách kiểm tra cẩn thận các bộ phận tạo ra từ chúng.

Việc đo lường các tính năng nhìn thấy được của sản phẩm được thực hiện bằng cách sử dụng một trong các công cụ đo lường đã đề cập trước đó. Tuy nhiên, nội thất không thể nhìn thấy là một câu chuyện khác. Để kiểm tra những điều này, các nhà sản xuất thường phải hủy các mẫu bộ phận đại diện. Trong trường hợp này, kỹ thuật viên phải cưa đầu nối thành nhiều phần, đánh bóng các cạnh thô, sau đó kiểm tra các mặt hiện có thể nhìn thấy. Nếu tìm thấy một khiếm khuyết, bộ phận đó phải được làm lại. Khi khoang khuôn bị mòn, quy trình phải được lặp lại. Sau khi đổi ca, hoặc một mẻ nhựa mới, hoặc thiết bị gặp trục trặc, quá trình lặp lại có thể tiếp tục.

Điểm mấu chốt? Phương pháp hiện trạng của việc phân chia các bộ phận được sản xuất, bất kể chúng là gì, đều tốn kém, tốn thời gian và dễ bị lỗi. Hãy xem xét tất cả các đầu nối ở giữa, những đầu nối chưa bị phá hủy: Trừ khi quy trình sản xuất hoàn toàn ổn định, điều này hiếm khi xảy ra, luôn có một dấu chấm hỏi treo lơ lửng về các bộ phận hoặc phần bộ phận không được chọn.

Mặc dù dấu hỏi có thể tương đối nhỏ trong trường hợp các bộ phận đúc và các sản phẩm có khối lượng lớn tương tự, nhưng điều tương tự không thể xảy ra đối với các sản phẩm quan trọng, đắt tiền như cánh tuabin, khối động cơ, cụm cơ điện cao cấp, và con cưng mới nhất của ngành sản xuất, các bộ phận in 3D. Trong những trường hợp như vậy, các nhà sản xuất lớn trên toàn thế giới đã thiết lập các cơ sở quét CT nội bộ trong khi những nhà sản xuất khác có nguồn lực tài chính hoặc băng thông hạn chế hơn đang chuyển sang các nhà cung cấp dịch vụ quét CT.

Cách sử dụng phân tích CT để xây dựng các công cụ tốt hơn

Để hiểu sâu hơn về cách phương pháp này có thể giúp tạo ra công cụ tốt hơn, cải thiện chất lượng bộ phận, tăng tuổi thọ sản phẩm và giảm chi phí, chúng ta hãy lấy một ví dụ công nghiệp khác, lần này là đúc kim loại. Đây là một quy trình hoàn thiện và đã được hiểu rõ, được sử dụng cho các bộ phận của hệ thống truyền động ô tô, máy bơm và van, cánh tuabin và thực tế ở bất kỳ nơi nào cần các bộ phận kim loại chắc chắn nhưng thường phức tạp.

Chỉ có một vấn đề (và nó khá giống với vấn đề mà các máy ép phun nhựa gặp phải). Bởi vì vật liệu nóng chảy được sử dụng với quá trình đúc và tạo hình được tạo ra để chảy qua một loạt các lỗ rỗng nên khả năng bị kẹt khí là rất cao. Kết quả là, lỗ rỗng và lỗ rỗ là hiện tượng quá phổ biến và cách duy nhất để phát hiện những sai sót như vậy mà không cần chia cắt bộ phận và do đó phá hủy nó là sử dụng phần mềm hiển thị và phân tích dữ liệu quét CT cao cấp.

Có nhiều thứ hơn là tìm thấy một loạt bong bóng trong một bộ phận kim loại: Ngoài ra còn có khía cạnh quan trọng về co ngót và cong vênh cần xem xét, cũng như độ dày của thành, tạp chất (vật liệu lạ bị mắc kẹt), góc nháp, đúc theo thiết kế so sánh – đừng bận tâm đến nhu cầu đo lường và báo cáo thông tin kích thước trên các chi tiết bộ phận ẩn. Đây chỉ là một vài trong số các vai trò mà phần mềm hiển thị và phân tích dữ liệu CT công nghiệp hiện đang bắt đầu đảm nhận trong các nhà đúc ở khắp mọi nơi.

Những thông tin như vậy cung cấp cho các nhà sản xuất công cụ kiến ​​thức họ cần để đưa ra quyết định thông minh về thiết kế khuôn. Vì giờ đây họ đã có khả năng xử lý tốt hơn đối với thế giới vô hình, nên họ có thể xác định những bước cần thực hiện để phù hợp với các hiệu ứng nhiệt và dòng vật chất trong các công cụ của họ.

Một lần nữa, gói phần mềm phân tích và hiển thị dữ liệu CT-scan-data có khả năng đơn giản hóa quy trình này bằng cách tạo ra các chế độ xem có ý nghĩa của phôi (và/hoặc chính công cụ). Các công cụ hiệu chỉnh hình học-sản xuất trong phần mềm giúp giảm số lần lặp lại thiết kế cần thiết để có được một công cụ được tối ưu hóa và cho phép xuất các giá trị sang phần mềm CAD/CAM của cửa hàng để sử dụng trong quy trình sản xuất.

Kịch bản này áp dụng như nhau cho các bộ phận rèn và các bộ phận kim loại được dập, uốn cong hoặc tạo hình; bất cứ nơi nào một công cụ gia công được sử dụng để tạo hình kim loại, phân tích dữ liệu CT-scan có thể được sử dụng để làm cho nó tốt hơn và ít tốn kém hơn để sản xuất.

Các ứng dụng công nghiệp quan trọng khác của quét CT, phân tích và trực quan hóa

Quá trình chụp CT, phân tích và trực quan diễn ra nhanh chóng, nhạy cảm, đáng tin cậy, không tiếp xúc và không phá hủy. Khả năng kiểm tra và đo lường mạnh mẽ của nó cung cấp kiến ​​thức vượt xa quang học truyền thống hoặc đo lường xúc giác. Phương pháp tiên tiến này có thể được áp dụng ở bất kỳ giai đoạn sản xuất nào, từ tạo nguyên mẫu đến thậm chí thử nghiệm trực tuyến tại xưởng sản xuất. Các ứng dụng tiềm năng cho phân tích dữ liệu CT công nghiệp rất đa dạng và đang phát triển.

Một trong những lĩnh vực mới nhất mà CT đang được áp dụng là sản xuất phụ gia, hay còn gọi là in 3D. Ngày càng có nhiều nhà thiết kế sản phẩm, nhà cung cấp MRO và doanh nhân đang tận dụng lợi thế của ngành công nghiệp sản xuất tương đối mới này để sử dụng với nguyên mẫu và sản xuất các bộ phận kim loại, polyme và composite với khối lượng từ thấp đến trung bình. Tuy nhiên, đối với các bộ phận đúc và đúc, vẫn tiếp tục tồn tại những lo ngại về tính toàn vẹn của vật liệu. Đây là lý do tại sao một tỷ lệ lớn các bộ phận được sản xuất đắp dần, đặc biệt là những bộ phận làm bằng kim loại hoặc dành cho mục đích sử dụng quan trọng trong chuyến bay, được kiểm tra bằng cách quét CT.

Quét, phân tích và hiển thị CT không giới hạn đối với kim loại và vật liệu polyme. Vật liệu tổng hợp, được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp để sản xuất các bộ phận cho tua-bin gió, tàu thuyền, máy bay trực thăng, ô tô, các thân phương tiện khác, v.v., có thể được phân tích chuyên sâu về định hướng sợi, tách lớp một phần, gợn sóng do lỗi quy trình và tính toàn vẹn của keo dán.

Ví dụ về các cách sử dụng khác

• Các công ty dầu khí phân tích cấu trúc bên trong của lõi khoan về tính thấm, độ xốp và thành phần khoáng chất, giúp họ xác định vị trí và độ sâu cần khoan.
• Một công ty khoa học đời sống gần đây đã sử dụng chức năng quét CT để thực hiện phép đo trước khi sản xuất bút insulin, xác minh hơn 300 kích thước và đặc điểm hình học trên mỗi mẫu bộ phận.
• Các chất bán dẫn, đường dẫn điện và đầu nối trong điện thoại thông minh và ổ cứng thể rắn có thể được cắt lát, kiểm tra và hiển thị màu bằng chức năng quét CT.
• Quét CT được các nhà sản xuất dược phẩm sử dụng rộng rãi để đánh giá độ dày thành của thuốc giải phóng thời gian, được bao phim.
• Một nhà sản xuất ô tô đã quét CT một động cơ đốt trong, sau đó sử dụng kết quả để tháo rời hầu như hơn 150 bộ phận gia công bên trong.

Hàng trăm ứng dụng như vậy tồn tại, vận hành đủ loại từ chìa khóa xe hơi đến rô-bốt công nghiệp, cánh quạt cho đến xe đạp đua bằng sợi carbon. Trong mỗi ví dụ, sau khi quét xong, phần mềm tích hợp CT giúp nhà sản xuất phân tích, trực quan hóa, đo lường và ghi lại phôi từ trong ra ngoài. Kết quả là cải tiến sản phẩm liên tục, giảm thời gian và chi phí kỹ thuật, và ít thất bại hơn trong lĩnh vực này.

Đối số về thời gian và chi phí để quét CT, phân tích và trực quan hóa

Như đã thảo luận trước đó, việc cắt phá hoại bị hạn chế rõ ràng (và tốn kém). Hãy xem xét một lần nữa đầu nối đúc phun của chúng tôi. Bạn có thể gặp may mắn và cắt đôi chi tiết ở chính xác vị trí phù hợp để tìm thấy bọt khí hoặc khoảng trống, nhưng rất có thể các khuyết tật mà bạn không thể nhìn thấy sẽ nằm ở trên hoặc dưới mặt phẳng cắt. Mặt khác, phần mềm trực quan hóa và phân tích dữ liệu CT cho phép kỹ sư chất lượng thực hiện chuyến bay ảo qua toàn bộ bộ phận từ bất kỳ hướng nào. Không có gì còn ẩn giấu, cho dù nó có thể nhỏ đến mức nào.

Tốt hơn nữa, phần mềm trực quan hóa và phân tích dữ liệu CT phù hợp sẽ loại bỏ phần lớn sự tẻ nhạt liên quan đến việc thăm dò bộ phận như vậy. Nó hỗ trợ kết xuất chất lượng cao và chế độ xem bùng nổ các bộ phận và cụm lắp ráp. Nó có thể phân tích các vết nứt, độ xốp, cấu trúc tế bào và sự liên kết sợi, phát hiện cạnh và xác định bề mặt, mở rộng hoặc làm phẳng các vật thể hình trụ, v.v. Các kế hoạch kiểm tra được lập và thực hiện dễ dàng, các tính năng và hình học của bộ phận được đo lường, các lỗi thiết kế hoặc sản xuất tiềm ẩn được xác định.

Phần mềm này cũng tự động hóa phần lớn công việc này, với các quy trình kỹ thuật tích hợp và các công cụ khác để hợp lý hóa các quy trình phân tích, làm cho các tập dữ liệu thường rất lớn từ quá trình quét CT trở nên dễ quản lý, hợp nhất và phân tích hơn.

Phần mềm trực quan hóa và phân tích dữ liệu CT-scan công nghiệp có thể làm cho một quy trình rất phức tạp trở nên hoàn toàn phù hợp và có giá trị đối với lợi nhuận kinh doanh cho dù được sử dụng trên sàn nhà máy, bởi nhà cung cấp dịch vụ đo lường hay tích hợp với phòng thí nghiệm nghiên cứu của trường đại học.

Tối đa hóa lợi nhuận khi quét CT công nghiệp

Quét CT đã phát triển thành một quy trình chính thống. Khi được trang bị phần mềm có khả năng, các nhà sản xuất ô tô có thể tận dụng các máy quét lớn nhất để chụp ảnh các phương tiện hoàn chỉnh để phân tích thiết kế, trong khi các văn phòng dịch vụ in 3D và nhà sản xuất thiết bị có thể sử dụng các máy nhỏ hơn, ít tốn kém hơn để xác thực tính toàn vẹn của vật liệu hoặc đo các tính năng của bộ phận bên trong. Nằm giữa hai thái cực này là những người sản xuất đồ nội thất bằng gỗ, xốp cách nhiệt, đúc kim loại, nắp chai nhựa và mọi thứ khác có thể tưởng tượng được. Thực tế là bất kỳ nhà sản xuất nào muốn biết chính xác điều gì đang xảy ra bên trong sản phẩm của họ.

Và nhờ vào việc áp dụng rộng rãi phần mềm tiên tiến của ngành công nghiệp quét CT công nghiệp, họ có thể nhìn và hiểu chính xác những gì đang diễn ra. Công ty phần mềm CT hàng đầu, với 80% thị phần, cung cấp các giải pháp phù hợp với mọi nhu cầu công nghiệp, từ phân tích vật liệu và hình học đến chia lưới thể tích, cơ học kết cấu, mô phỏng, v.v. Tất cả đều có sẵn dưới dạng các mô-đun dễ sử dụng cung cấp khả năng phân tích toàn diện, có độ chính xác cao, cung cấp cho nhà sản xuất mọi công cụ cần thiết để cải thiện sản phẩm của họ, bất kể họ đang làm gì.

Nói một cách đơn giản, chụp CT công nghiệp giúp loại bỏ nghi ngờ. Không còn dấu hỏi nào trên bất kỳ phần được quét nào sau khi phân tích bằng các công cụ phần mềm tiên tiến có sẵn. Bên cạnh những lợi ích về chi phí và hiệu quả nhờ công nghệ tiên tiến, ngày càng cần thiết này, chụp CT công nghiệp còn giảm thiểu rủi ro – vì vậy chứng nhận sản phẩm được đảm bảo, nâng cao uy tín của công ty.

Bất kể bạn đang sản xuất sản phẩm gì, quét CT công nghiệp, khi được kết hợp với phân tích và trực quan hóa dữ liệu sẽ đưa ra quyết định cuối cùng về đảm bảo chất lượng và phân phối các sản phẩm cạnh tranh bất kể thị trường mục tiêu.