通过超声波测试,对增材制造组件的内部光路径进行非破坏性量化

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 非破坏性测试 (NDT) 是一种非破坏性测试.
• 增材制造 (AM) 是一种增材制造.

背景情况:

• 增材制造,特别是化丝制造 (FFF),涉及层层地沉积材料.
• 了解内部结构,包括光图案 (层沉积角度),对于组件完整性至关重要.
• 传统的检查方法可能是破坏性的或缺乏分辨率来辨别细层细节.

研究的目的:

• 评估高频超声波非破坏性测试 (HF-ULT) 的有效性,以可视化FFF组件中的光图案.
• 为了确定HF-ULT在识别层面方向方面的精度和深度限制.
• 开发一种分析超声波数据以提取格模式信息的方法.

主要方法:

• 制造的测试卷从聚环烯二甲二甲甲酸甘醇使用FFF与各种形角度.
• 使用高分辨率超声波传感器 (7.5-15 MHz) 扫描组件.
• 开发用于信号分析和生成不同深度C扫描图像的MATLAB脚本.
• 使用X射线计算机断层扫描 (XCT) 验证超声波结果.

主要成果:

• 高频超声波 (10MHz) 成功地将拉斯特图案层层地可视化.
• 对于前10个层,可以准确地确定光方向 (在2°-4°范围内).
• 由于信号减弱,精度随着深度的下降而下降,数据在第12层以外变得不够.
• XCT证实了超声波检查方法的准确性.

结论:

• 高频超声波非破坏性测试是一种可行的方法,用于识别增材制造组件中的形图案.
• 该技术提供层次可视化和初始打印层中的准确方向确定.
• 信号减弱限制了可靠检查的深度,但该方法为AM的质量控制提供了宝贵的见解.