3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，與傳統(tǒng)加工制造業(yè)不同，3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了增量制造，這種數(shù)字化制造模式不需要復(fù)雜的工藝、不需要龐大的機(jī)床和眾多的人力，可以直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中便可生成任何形狀的零件。從而使得設(shè)計(jì)不再受加工工藝的局限。

為了改進(jìn)3D打印增材制造工藝，判別構(gòu)件加工質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求，對于復(fù)雜精密的鏤空、內(nèi)含等增材制造構(gòu)件，無損檢測是評價(jià)其加工尺寸精度和缺陷情況的必經(jīng)途徑。因此，增材制造構(gòu)件的質(zhì)量檢測與評定問題也成為目前無損檢測領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并涌現(xiàn)出如等空間分辨聲譜等新的無損檢測方法。

X射線CT技術(shù)能在對檢測物體無損傷條件下，以二維斷層圖像或三維立體圖像的形式，清晰、準(zhǔn)確、直觀地展示被檢測物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成、材質(zhì)及缺損狀況，被譽(yù)為內(nèi)部結(jié)構(gòu)最佳無損檢測和無損評價(jià)技術(shù)。對于復(fù)雜構(gòu)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)、輪廓尺寸及缺陷的定量化檢測，研究表明，工業(yè)CT是一種適合的方法。在增材制造構(gòu)件檢測方面，目前沒有臨界缺陷種類尺寸及形態(tài)的定義，缺少增材制造過程檢測的標(biāo)準(zhǔn)程序，缺少檢出概率的數(shù)據(jù)。因此說，增材結(jié)構(gòu)缺陷檢測質(zhì)量評價(jià)是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。

工業(yè)CT斷層圖像的對比度即缺陷影像和背景之間的灰度差，是評價(jià)影像質(zhì)量的另一指標(biāo)。文中通過讀取缺陷及背景影像灰度差來表征對比度。除此之外，主要由射線源焦點(diǎn)尺寸帶來的缺陷影像的半影寬度即清晰度，也是評價(jià)影像質(zhì)量的重要判據(jù)。文中通過提取半影寬度內(nèi)圖像灰度變化曲線的斜率來表征清晰度。在不同管電流檢測條件下，分別獲取孔缺陷對應(yīng)的CT斷層圖像。使用MATLAB軟件分別計(jì)算獲取信噪比、對比度及清晰度參數(shù)結(jié)果，

哈爾濱工業(yè)大學(xué)遲大釗教授和上海航天設(shè)備制造總廠馬子奇工程師等人做過類似的檢測試驗(yàn)，針對某光敏樹脂材料，設(shè)計(jì)鏤空結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體尺寸為54mm×54mm×74mm，方桿截面尺寸為4mm×4mm。當(dāng)管電流大于500mA時(shí)，圖像的信噪比、清晰度和對比度等參數(shù)均隨管電流的增大而逐步上升，并在管電流1000mA處達(dá)到最大值;之后進(jìn)一步增大管電流，各項(xiàng)參數(shù)開始下降。在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)管電流為1000mA左右時(shí)，圖像的信噪比、對比度和清晰度達(dá)到最佳。

當(dāng)管電壓取值范圍為20~40kV時(shí)，圖像的信噪比隨管電壓增高而快速上升;當(dāng)管電壓取值范圍為40~88kV時(shí)，圖像的信噪比趨于穩(wěn)定;從88kV開始，繼續(xù)增大管電壓，圖像的信噪比快速下降。當(dāng)管電壓取值范圍為24~88kV時(shí)，圖像的清晰度較低;當(dāng)管電壓取值超過88kV時(shí)，圖像的清晰度快速上升。當(dāng)管電壓取值范圍為20~40kV時(shí)，圖像的對比度隨管電壓的增加而快速上升，且管電壓在40~96kV范圍內(nèi)，圖像的對比度趨于穩(wěn)定;當(dāng)管電壓取值超過96kV時(shí)，圖像的對比度隨電壓值升高快速下降。綜合考慮各參數(shù)對射線CT成像質(zhì)量的影響規(guī)律，重點(diǎn)考察圖像中細(xì)微缺陷的辨識能力，選取射線管電壓值40~80kV。

通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)和后續(xù)其他方案測試，我們可以得到如下結(jié)論：

(1)采用X射線CT技術(shù)，有效檢測了光敏樹脂材料3D打印鏤空結(jié)構(gòu)中的氣孔缺陷，并實(shí)現(xiàn)了缺陷的定位定量測量。

(2)通過研究X射線管電壓及管電流對CT成像信噪比、清晰度及對比度的影響，獲取了X射線CT檢測的優(yōu)化工藝參數(shù)，從而提高缺陷檢測靈敏度及精度。

(3)文中試驗(yàn)條件下的檢測靈敏度達(dá)到有效識別直徑0。1mm的微氣孔，檢測精度達(dá)到氣孔缺陷尺寸測量平均相對誤差不超過16%，甚至更小。

以前，對于3D打印的產(chǎn)品，后期缺乏可靠的檢測手段。在調(diào)研中我們了解到，目前3D打印廠家對于所打印的產(chǎn)品，外部尺寸采取用三維掃描儀測量的方式，而對于內(nèi)部材料及結(jié)構(gòu)的檢測則沒有統(tǒng)一的做法。因此，國內(nèi)目前缺乏這樣的一種高精度、高可靠性、為大家認(rèn)可的新型檢測手段。工業(yè)CT作為一種數(shù)字化的無損檢測設(shè)備能給出工件斷層數(shù)字圖像以及數(shù)字化透射圖像，可以對金屬、非金屬、復(fù)合材料等材質(zhì)的工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行檢測和質(zhì)量評價(jià)，從而能夠?yàn)樵撔袠I(yè)提供一種精確可靠的檢測手段。

正是在這樣一個(gè)時(shí)代中，泰琛測試應(yīng)運(yùn)而生，我們從德國引入先進(jìn)的Yxlon工業(yè)CT掃描設(shè)備，與國內(nèi)眾多科研院所和工廠，研發(fā)企業(yè)合作，利用工業(yè)CT掃描3D成像技術(shù)為中國智造添磚加瓦。

目前，泰琛測試擁有Yxlon FF20、Yxlon FF35、Yxlon FF85、Yxlon Compact CT等眾多工業(yè)CT設(shè)備，能為小到毫米級別的樣品，或者1米見方，甚至更大的樣品提供工業(yè)CT檢測服務(wù)。