هل يناسب المسح ثلاثي الأبعاد الأجزاء ذات الهياكل الداخلية المعقدة؟

القيود الأساسية للمسح ثلاثي الأبعاد البصري

بالنسبة للأجزاء ذات البُنى الداخلية المعقدة والمغلقة بالكامل، فإن طرق المسح ثلاثي الأبعاد البصرية التقليدية — مثل المسح بالليزر أو الضوء الهيكلي — غير مناسبة. تعتمد هذه التقنيات على التقاط الهندسة السطحية الخارجية التي تكون مرئية مباشرة لكاميرا وجهاز عرض الماسح الضوئي. لا يمكنها الرؤية من خلال المواد الصلبة لالتقاط القنوات الداخلية أو الفراغات أو التجاويف الخفية. لذا فهي مثالية لفحص الأبعاد الخارجية وانحناءات السطح للمكونات المصنعة عبر خدمة التشغيل الدقيق CNC أو خدمة التشغيل متعدد المحاور، ولكنها غير فعالة في فحص الميزات الداخلية.

الحل: الفحص المقطعي الصناعي بالأشعة السينية (CT)

التقنية الحاسمة لالتقاط الهندسة الداخلية والخارجية دون تدمير العينة هي الفحص المقطعي الصناعي بالأشعة السينية (CT). تعمل هذه الطريقة على نفس مبدأ أجهزة الأشعة المقطعية الطبية ولكنها مصممة خصيصًا لأغراض القياس الهندسي، وتوفر دقة ووضوحًا أعلى بكثير.

• آلية العمل: يتم وضع الجزء على منصة دوارة بين مصدر الأشعة السينية والكاشف. أثناء دوران الجزء، يتم التقاط مئات إلى آلاف الصور الشعاعية ثنائية الأبعاد. ثم تُعاد بناء هذه الصور بواسطة برامج قوية لتكوين نموذج حجمي ثلاثي الأبعاد دقيق، يُعرف غالبًا باسم "بيانات الفوكسل".

• القدرات: يمكن لتقنية CT الكشف عن:

  • الممرات والقنوات الداخلية الخاصة بالتبريد.

  • المسامية والفراغات داخل القطع المصبوبة أو المصنعة بالطباعة ثلاثية الأبعاد.

  • الهندسة الدقيقة وسماكة الجدران في قوالب الحقن المعقدة.

  • تحليل التجميعات دون الحاجة إلى تفكيكها.

التطبيقات العملية وحالات الاستخدام الصناعي

تُعد القدرة على رؤية داخل المكونات دون قطعها ثورة في العديد من الصناعات والعمليات:

• فحص العينات الأولى للأجزاء المعقدة: يُعد الفحص المقطعي بالأشعة السينية أساسيًا للتحقق من الهندسة الداخلية للقطع الأولية المنتجة من خدمة النماذج الأولية بالتشغيل CNC، مثل حاقن الوقود الذي يحتوي على قنوات داخلية معقدة أو مجمع طبي، لضمان مطابقته الكاملة لنموذج CAD.

• التحقق من التصنيع الإضافي (الطباعة ثلاثية الأبعاد): تُعد هذه التقنية المعيار الذهبي لفحص سلامة الأجزاء المنتجة عبر خدمة الطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث تكشف عن الفراغات الداخلية أو الاندماجات غير المكتملة أو المسامية التي لا يمكن اكتشافها بالماسحات الخارجية.

• تحليل الأعطال والهندسة العكسية: يتيح الفحص المقطعي للمهندسين تحليل الأعطال الداخلية مثل تشققات الأضلاع الداخلية أو انسداد القنوات دون الحاجة إلى قطع العينة. كما يسمح بإعادة تصميم الميزات الداخلية التي لا تتوفر لها بيانات CAD.

• التحكم في عمليات الصب: بالنسبة للأجزاء المنتجة عبر خدمة التشكيل السريع، يمكن لتقنية CT تحديد الانكماشات الداخلية أو المسامية الغازية بسرعة، مما يسمح بتصحيح العملية الإنتاجية في وقت وجيز.

دمج التقنيات لإنشاء نموذج رقمي توأم متكامل

في العديد من عمليات مراقبة الجودة، يتم الجمع بين المسح البصري والفحص المقطعي بالأشعة السينية لإنشاء سجل رقمي شامل:

1. الفحص المقطعي بالأشعة السينية (CT) يلتقط الهندسة الداخلية والخارجية الكاملة.

2. المسح البصري عالي الدقة (مثل استخدام الضوء الأزرق أو الليزر) يُستخدم بعد ذلك لالتقاط التفاصيل السطحية الدقيقة واللون، أو لفحص الميزات التي قد تكون دقة CT فيها أقل عند السطح.

يوفر هذا النهج الهجين التحقق الأكثر شمولية، وهو أمر بالغ الأهمية للمكونات عالية القيمة في قطاعات مثل الطيران والفضاء و الأجهزة الطبية.

وفي الختام، بينما يقتصر المسح ثلاثي الأبعاد التقليدي على الأسطح الخارجية، فإن الفحص المقطعي الصناعي بالأشعة السينية مناسب تمامًا وفعّال للغاية للأجزاء ذات البُنى الداخلية المعقدة. فهو يقدم وسيلة غير تدميرية، دقيقة وشاملة لفحص وتحليل وإعادة تصميم التعقيدات الداخلية المخفية داخل المكونات.