溫澤工業(yè)CT賦能3D打印質量革新：溫澤與NIDEC的深度合作
增材制造工藝流程
溫澤與NIDEC持續(xù)深化合作，通過溫澤exaCT U工業(yè)CT系統(tǒng)推進定向能量沉積（DED）增材制造研究。該技術已集成至NIDEC機床美洲公司的LAMDA系統(tǒng)上，可實現高硬度金屬的精密加工。
自1987年增材制造技術在日本問世以來，多種創(chuàng)新應用應運而生，成功實現了從CAD數字模型到實體三維物體的轉化。如今，這項技術已能制造高度復雜的幾何結構，并在眾多工業(yè)領域獲得廣泛應用。本文將重點探討定向能量沉積技術（DED）及如何保障產品質量。
關于LP-DED技術
激光粉末定向能量沉積（LP-DED）是一種先進的增材制造工藝，通過聚焦激光束逐層熔融金屬粉末來制造三維實體部件。該技術采用噴嘴將金屬粉末精確輸送至激光形成的熔池中，不僅能實現材料的精準定位沉積，還可成型復雜的設計特征。
相較于粉末床熔融等其他增材制造工藝，激光粉末定向能量沉積（LP-DED）技術具有顯著優(yōu)勢：該技術可直接在現有零部件上進行加工，特別適用于部件修復、特征添加以及制造材料性能呈梯度變化的功能性構件。此外，LP-DED技術具備更廣泛的材料適應性，能夠加工包括難熔金屬在內的多種特殊材料。
核心優(yōu)勢
NIDEC LAMDA LP-DED系統(tǒng)的關鍵優(yōu)勢在于無需完整環(huán)境艙即可實現大型金屬件的增材制造。這一技術通過局部保護氣體裝置實現——該氣體保護罩環(huán)繞沉積區(qū)域，有效減少激光和金屬粉末與周圍環(huán)境的相互作用，從而降低蒸汽飛濺和氧化風險。相較于傳統(tǒng)艙式增材制造系統(tǒng)，該設計不僅簡化了設備配置，同時降低了成本和能耗。
NIDEC的技術突破在于采用實時監(jiān)測與反饋控制系統(tǒng)。結合人工智能和機器學習技術，LAMDA系統(tǒng)能夠早期識別異常，并在部件受損前自動停止加工流程。
得益于其多材料兼容性、部件修復能力及規(guī)模化生產優(yōu)勢，LP-DED技術已成為航空航天、汽車制造和能源裝備等領域的核心工藝。隨著工藝控制和材料研發(fā)的持續(xù)突破，該技術有望在增材制造領域發(fā)揮更關鍵的作用。
溫澤exaCT U工業(yè)CT無損檢測技術
工業(yè)計算機斷層掃描（CT）是一種先進的無損檢測技術，能夠實現零部件內部結構的精細成像，并可穿透金屬、塑料等多種材料。溫澤exaCT U結合自主研發(fā)的專業(yè)分析軟件成為工程測量領域的強大工具。該技術歷經數十年發(fā)展，不僅可實現快速檢測及傳統(tǒng)測量方法無法觀測的內部結構，更能顯著提升檢測效率與經濟效益。相較于其他檢測設備，exaCT U技術可對內部結構、材料特性及潛在缺陷進行深度解析。
工業(yè)CT系統(tǒng)在材料檢測中具有不可替代的價值，能夠揭示金屬材料內部的隱蔽特征。特別是在定向能量沉積（DED）技術應用中，當對現有部件進行特征增材或制造材料性能呈梯度變化的功能構件時，材料質量的精準把控至關重要。溫澤exaCT U系統(tǒng)可精確測量材料密度，據此評估其強度與耐久性，并能檢測出影響材料性能的孔隙，以及肉眼不可見但可能導致產品嚴重失效的微裂紋。
exaCT U工業(yè)CT系統(tǒng)的另一重要應用是檢測零部件的尺寸精度，確保其符合規(guī)定的尺寸和公差要求。這種檢測能力對精密制造行業(yè)至關重要。具體可通過以下兩種方式實現：
◆ CAD數模與實際CT掃描數據的比對；
◆ 當缺少CAD數據時，可采用參照件掃描數據與待測件掃描數據的對比分析。
exaCT U監(jiān)測定向能量沉積成型件缺陷
定向能量沉積（DED）工藝中最常見的缺陷是氣孔和裂紋，這些缺陷主要由增材制造過程中殘留的污染物引起。通過工藝分析可識別以下典型缺陷：毛刺、空腔、裂紋、氣孔、表面紋路及粗糙度異常。這類分層缺陷在粉末床熔融（PBF）和DED工藝中均構成重大技術挑戰(zhàn)，其修復作業(yè)具有較高復雜度。值得關注的是，現代CT檢測軟件能精確測量這些缺陷，為工藝修正提供關鍵數據支撐，從而確保最終產品質量。
氣孔與空腔缺陷分析
氣孔和空腔是增材制造鑄件和模制件的常見缺陷，主要由金屬凝固過程中截留的氣泡或金屬收縮形成的內部空腔（即縮松）導致。由于氣孔本質是滯留氣體，exaCT U可通過識別低密度區(qū)域實現高效檢測。
專業(yè)軟件對精準檢測因密度波動造成的氣孔缺陷至關重要。溫澤WM | PointMaster CT分析工具，只需簡單點擊即可識別氣孔。該軟件支持質量工程師直觀測量并可視化分析氣孔的尺寸、形態(tài)及分布特征，操作人員可設定氣孔尺寸范圍并通過色標分類，避免誤檢微小氣孔。
工業(yè)CT特別適用于檢測增材制件的內部氣孔，主要類型包括：
◆ 貫通性氣孔 - 遍布整個零件
◆ 封閉性氣孔 - 多集中于零件表面
檢測重點應關注加工區(qū)域及其他高應力關鍵部位。
工業(yè)CT系統(tǒng)在分辨率和穿透性能方面存在一定局限性。其最大放大倍數和分辨率主要受X射線管性能、探測器及被測件在掃描區(qū)的定位三大因素影響。
部分先進CT系統(tǒng)通過掃描區(qū)域擴展技術，可實現多視場拼接以獲取更大掃描范圍。此外，轉臺精度作為關鍵指標，直接決定掃描的層厚分辨率。
斷層掃描重建的體素尺寸(v)可通過公式v = p × M計算得出，其中：
◆ p代表探測器像素間距
◆ M為射線源-物體距離(SOD)與射線源-探測器距離(SDD)的比值
實際體素尺寸還受以下因素影響：
◆ X射線源漂移
◆ CT組件熱膨脹效應
◆ 探測器及滑臺傾斜角度
◆ 其他系統(tǒng)誤差因素
在最優(yōu)參數配置下，系統(tǒng)可穩(wěn)定檢測21-26µm范圍內的空腔、堵塞及裂紋缺陷（置信度≥95%）。通過精確角度優(yōu)化，檢測靈敏度可進一步提升15-20%。針對邊緣測量，系統(tǒng)需滿足以下關鍵指標：
◆ 密度過渡區(qū)≤3像素
◆ 邊緣銳度：3-4像素（理想值）
裂紋與內部斷裂
裂紋成因分析與制造過程關鍵階段的定位具有高度復雜性。通過裂紋檢測及其在構件中的擴展路徑觀測，可為問題解決提供決定性依據。
在多數情況下，必須采用高分辨率CT技術（如溫澤exaCT工業(yè)CT）才能精確定位增材制件中的裂紋缺陷。這些裂紋通常呈現不規(guī)則形態(tài)，可能沿多方向貫穿構件，其中制造過程中因冷卻不均導致的裂紋識別尤為重要。通過溫澤WM | PointMaster軟件，可對裂紋進行可視化著色處理（類似氣孔分析方法），進而研究材料特性與工藝參數的關系。該技術特別適用于拉伸測試后構件裂紋擴展路徑的研究。
CT技術研究裂紋擴展的典型應用案例體現在防彈背心彈道測試分析中。通過溫澤exaCT U掃描可以清晰呈現：在保持材料整體完整性的前提下，聚氨酯防護層受彈擊后產生的層間分離狀態(tài)，以及其對子彈或彈片等拋射物的阻抗機制。
溫澤WM | PointMaster軟件可實現CT掃描的亞體素級精度測量，用于評估：
◆ 材料幾何形貌
◆ 力學強度特性
◆ 裂紋對材料性能的影響
內部幾何偏差檢測
溫澤exaCT U工業(yè)CT掃描能夠精準獲取復雜零部件內外結構的完整數據。注塑件脫模后常因收縮和變形產生尺寸偏差，為此需采用補償成型工藝：在注塑階段預先使塑件形成"反向變形"，待冷卻收縮后即可最大程度接近目標形狀。
傳統(tǒng)模具修整需要通過迭代后處理（銑削、磨削或電蝕加工）來調整幾何形狀。但這種方法不僅工藝復雜，還可能導致模具無法重復使用。
采用虛擬變形技術時，變形參數可通過仿真系統(tǒng)或實際掃描部件的檢測結果獲取。基于此，溫澤WM | PointMaster軟件能自動計算變形補償結果，綜合考慮以下因素：
◆ 局部體積變化
◆ 材料收縮特性
◆ 模具工程師經驗參數
經自動計算的變形補償幾何數據，將通過WM | PointMaster強大的曲面重構功能及WM | Quartis軟件轉換為集成現有模具數據的CAD曲面模型。
針對關鍵增材制造部件，溫澤exaCT系列可提供內外幾何尺寸的精密測量與可靠缺陷檢測。
關于溫澤
德國溫澤集團是全球工業(yè)計量和造型解決方案領域的供應商。溫澤的產品包括配備了接觸式和光學測頭的三坐標測量機和齒輪測量中心、多測頭系統(tǒng)、光學高速掃描系統(tǒng)和基于計算機斷層掃描的三維x射線測量技術（工業(yè)CT）。除此之外，溫澤還提供全面的測量軟件，已被成千上萬的用戶用于零件的測量和分析。溫澤的測量解決方案在汽車、航空航天、發(fā)電和醫(yī)療器械等眾多行業(yè)中有大量運用。與此同時，我們提供的解決方案還支持在發(fā)電、電動汽車和增材制造等多個領域中的逆向工程、檢測和分析。這些年來，溫澤已經在全球安裝了超過12,000臺測量設備。其子公司和業(yè)務伙伴在50多個國家銷售產品，并提供售后服務以滿足客戶需求。