Qual è la differenza tra CT e CMM?

La tomografia computerizzata (CT) per i test non distruttivi (NDT) è diventata abbastanza comune ed è un metodo economico per aziende di tutte le dimensioni, comprese le strutture di istruzione superiore e i laboratori di ricerca e sviluppo. In molti casi, la TC rappresenta un aggiornamento dal film radiografico e dalla radioscopia digitale. Molto probabilmente, quelli con esperienza ai raggi X, i cui sistemi non includono già CT, stanno valutando di aggiornare il loro sistema esistente a CT. Oppure, potrebbero prendere in considerazione l'acquisto di un nuovo sistema con CT al fine di aggiungere ulteriori funzionalità.

Esempio di quattro caratteristiche geometriche di dimensionamento e tolleranza e CAD rispetto a una fusione di alluminio.

Il significato della TC per la metrologia non può essere sottovalutato. È diventato così significativo che la North American Coordinate Metrology Association (NACMA) ha scelto CT come argomento principale per la sua Conferenza annuale del 2014. L'Associazione degli ingegneri tedeschi ha anche sviluppato una serie di standard per utilizzare CT per la metrologia, intitolata Tomografia computerizzata nella misurazione dimensionale o VDI / VDE 2630. L'industria realizza che CT genera set di dati 3D, che possono essere utilizzati per misurare caratteristiche geometriche simili a macchine di misura coordinate tattili tradizionali (CMM) o macchine di misura visive (VMM)

Questi set di dati aprono la porta agli altri utenti CT: coloro che useranno questa tecnologia per misurare campioni e confrontare i risultati con la tolleranza consentita. A differenza dell'uso tipico di metodi ottici e tattili non distruttivi, il motivo principale per l'utilizzo di CT è la sua capacità di misurare caratteristiche invisibili e non raggiungibili. con il minimo sforzo. CT può misurare le caratteristiche interne senza tagliare nel campione e senza nemmeno toccare la parte reale.

La tomografia computerizzata (CT) per i test non distruttivi (NDT) è diventata abbastanza comune ed è un metodo economico per aziende di tutte le dimensioni, comprese le strutture di istruzione superiore e i laboratori di ricerca e sviluppo. In molti casi, la TC rappresenta un aggiornamento dal film radiografico e dalla radioscopia digitale. Molto probabilmente, quelli con esperienza ai raggi X, i cui sistemi non includono già CT, stanno valutando di aggiornare il loro sistema esistente a CT. Oppure, potrebbero prendere in considerazione l'acquisto di un nuovo sistema con CT al fine di aggiungere ulteriori funzionalità.

Il significato della TC per la metrologia non può essere sottovalutato. È diventato così significativo che la North American Coordinate Metrology Association (NACMA) ha scelto CT come argomento principale per la sua Conferenza annuale del 2014. L'Associazione degli ingegneri tedeschi ha anche sviluppato una serie di standard per utilizzare CT per la metrologia, intitolata Tomografia computerizzata nella misurazione dimensionale o VDI / VDE 2630. L'industria realizza che CT genera set di dati 3D, che possono essere utilizzati per misurare caratteristiche geometriche simili a macchine di misura coordinate tattili tradizionali (CMM) o macchine di misura visive (VMM)

Questi set di dati aprono la porta agli altri utenti CT: coloro che useranno questa tecnologia per misurare campioni e confrontare i risultati con la tolleranza consentita. A differenza dell'uso tipico di metodi ottici e tattili non distruttivi, il motivo principale per l'utilizzo di CT è la sua capacità di misurare caratteristiche invisibili e non raggiungibili. con il minimo sforzo. CT può misurare le caratteristiche interne senza tagliare nel campione e senza nemmeno toccare la parte reale.

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Quando gli ingegneri progettano parti utilizzando sistemi CAD 3D (come AutoCAD, Solidworks, Pro / ENGINEER, CATIA, ecc.), Devono definire le tolleranze per tutte le caratteristiche e le superfici. Nessun processo di produzione è perfetto e tutti presentano variazioni, con alcune tolleranze più critiche di altre. Alcune dimensioni possono essere rilevanti per la funzione della parte e alcune tolleranze sono più critiche di altre. Pensa al corretto adattamento di un albero e un cuscinetto: se il cuscinetto è troppo grande, sarà troppo stretto e se è troppo piccolo, sarà troppo lento. Deve esserci una definizione per la tolleranza relativa ad entrambi gli articoli.

Questo esempio è coperto dalla norma DIN ISO 286-1, in cui il progettista dovrebbe definire una dimensione e un grado di base (ad esempio, H7) sia per l'albero che per il cuscinetto. Per altre funzionalità, sono disponibili sostanzialmente due standard pertinenti. Negli Stati Uniti lo standard ASME Y14.5 è comune, mentre nei paesi europei lo standard a cui si fa riferimento più spesso è ISO 1011.

Dopo i primi prototipi, i produttori eseguono un controllo di qualità. Il processo è molto simile per le parti stampate a iniezione o stampate. In genere, CMM viene utilizzato per misurare tutte le funzioni con una tolleranza indicata nel disegno. Molto spesso, è difficile misurare queste caratteristiche, quindi la parte deve essere tagliata in pezzi più piccoli. Un'altra opzione consiste nel fondere le parti in una scatola con resina, quindi tagliare strati sottili e cercare di visualizzare il contorno con un sistema di telecamere.

La CT può rivelare queste strutture interne per molte applicazioni senza distruggere la parte e può essere ripetuta facilmente su più parti. In particolare, la moderna tecnologia di stampaggio ad iniezione può consentire fino a oltre 100 cavità per stampo. Ogni cavità deve essere qualificata dal primo processo di ispezione dell'articolo. I metodi tattili e ottici possono richiedere molto lavoro perché implicano la modifica dell'orientamento della parte nel sistema e la garanzia che la sonda si avvii nel punto corretto. Questi sistemi ottici acquisiscono dati che devono quindi essere allineati mediante un programma software. L'esecuzione di queste immagini con CT può ridurre significativamente i tempi di processo e rendere il processo complessivo molto più conveniente.

Come in tutti i lavori di metrologia, la strategia di misurazione è importante, inclusa la TC. Una volta che è stata sviluppata una buona pratica per un tipo generale di parte, diventa molto più semplice duplicare il processo ed eseguire la scansione. Per CT, due aree principali devono essere coperte per eseguire la scansione:

1. Orientamento delle parti nello scanner: angolo e posizionamento.

2. Parametri dello scanner: kV, numero di sporgenze, ecc. (In genere non è fondamentale per fissare la parte, poiché non è presente alcuna sonda a contatto con il campione).

Una volta che la parte è nel sistema e i parametri sono impostati, un clic di un pulsante avvia la scansione. Al termine della scansione, le funzioni possono essere misurate con il software di misurazione 3D. La strategia di misurazione per le funzioni può essere determinata dopo la scansione e la parte può essere utilizzata per ulteriori valutazioni, se necessario. CT copre l'intera parte, comprese le superfici interne.

Le funzioni di quotatura geometrica e tolleranza (GD&T) possono essere create dopo la scansione. Quando viene creato il modello di misurazione, può essere applicato ad altre scansioni e quindi i report vengono generati per la valutazione. Con CMM, questo spesso non è possibile e di solito comporta una nuova misurazione della funzione. Occasionalmente, semplicemente non ci sono altri metodi disponibili per generare i dati richiesti. Molto spesso il taglio del pezzo modifica la geometria e porta a risultati imprecisi. CT è un metodo senza contatto e non distruttivo che non tocca né modifica la geometria del campione.

Quando il time to market (TTM) è fondamentale, per i prototipi o la produzione, CT ha dimostrato di essere la risposta. TTM non dovrebbe essere un attributo opposto alla qualità, e con CT non deve esserlo. Alcune statistiche suggeriscono che i tempi di scansione possono essere dal 20 all'80% più rapidi rispetto ai metodi tradizionali. La tecnologia ha il potenziale per migliorare il TTM per le aziende più piccole per consentire la concorrenza all'interno del mercato globale.

Tutti i precedenti sono dettagli molto interessanti, che possono farti credere che CT possa sostituire CMM e VMM. Questo non è sempre il caso. Dovrebbe essere chiaro che ci sono limitazioni con CT e non è un sostituto per molte applicazioni. È importante considerare il principale fattore che limita la metrologia con CT è la fonte di raggi X. La sorgente di raggi X può penetrare così tanto materiale in una sola scansione. E scansionare parti multi-materiale è un compito molto difficile.

Attualmente, il principale successo di CT è stato con parti stampate ad iniezione fino a circa 200 mm di diametro e 300 mm di lunghezza, ma con risultati migliori nell'intervallo da 10 mm di diametro a 80 mm di lunghezza. Fusioni in alluminio e magnesio (ad es. Pressofusioni) fino a circa 200 mm³ sono anche buoni candidati per CT. Sfortunatamente, vale la pena notare che i getti di ferro grigio o la plastica stampata a iniezione con inserti in acciaio non sono la soluzione migliore per una scansione di successo con CT e metrologia.

Di seguito è riportato un breve elenco di vantaggi CT rispetto a CMM:

• Capacità di misurare caratteristiche interne
• Metodi senza contatto => nessuna variazione dimensionale per forza della sonda
• Non è richiesto alcun bloccaggio o sezionamento
• Oltre ai risultati GD&T, è incluso il rilevamento dei difetti: porosità e inclusioni
• I dati del difetto possono essere utilizzati per verificare le simulazioni di getto / flusso
• Modello di superficie ad alta risoluzione => confronto effettivo vs. nominale dell'intera superficie, comprese le pareti interne
• Facile da ripetere => risultati più rapidi specialmente su parti stampate ad iniezione multi-cavità o stampi multipli per fusioni
• Funzioni aggiuntive possono essere misurate in un secondo momento senza la necessità della parte fisica
• I dati possono essere utilizzati per il reverse engineering
• Conveniente, facilità d'uso, riduzione del TTM

Riteniamo che queste informazioni di base ti consentiranno di comprendere meglio i vantaggi di CT. Con molti vantaggi rispetto a CMM e la disponibilità di aggiornare i sistemi di raggi X esistenti a CT, CT dovrebbe essere una considerazione per analisi future.

Dirk Steiner è responsabile dello sviluppo aziendale per CT con YXLON.