Artykuł stanowi kontynuację tekstu opublikowanego w wydaniu 3-4/2019 czasopisma „STAL Metale & Nowe Technologie”, w którym opisane i scharakteryzowane zostały bezstykowe metody analizy struktury geometrycznej powierzchni.

 

Pomiary chropowatości/topografii powierzchni można realizować również za pomocą tomografii komputerowej (rys. 1). Jednak w tym przypadku pewne ograniczenie stanowią wielkość obiektu oraz materiał, z jakiego został on wykonany [6]. Wzrost wymiarów elementu może ograniczać możliwość uzyskania odpowiedniego powiększenia geometrycznego. Wad tych praktycznie pozbawione są tradycyjne urządzenia do pomiaru topografii powierzchni. Jednak zastosowanie tomografii komputerowej do pomiaru topografii jest w wielu przypadkach uzasadnione, a gdy nie ma możliwości dostępu do kontrolowanej powierzchni, może okazać się techniką niezastąpioną.

Przykładem takiej powierzchni może być wynik pomiaru wewnętrznych ścianek podporowych elementu wykonanego z polilaktydu metodami addytywnymi – techniką osadzanie topionego materiału (ang. Fused Deposition Modeling – FDM) [4, 10]. Badaniu poddano obiekt, którego zewnętrzna powierzchnia jest wsparta jedynie na kilku ścianach wewnętrznych. Na rys. 2b przedstawiono wynik pomiaru topografii powierzchni takiej ściany – jest ona niedostępna do oceny innymi technikami bez zniszczenia elementu. Wyraźnie zauważalne są poszczególne warstwy nakładanego tworzywa, które ze względu na swoją funkcję nie muszą być wykonane estetycznie. Z tego również powodu można zaobserwować nieciągłości stanowiące przerwy pomiędzy fragmentami warstw. Nieciągłości te mają wpływ na wytrzymałość obiektu i gdyby miał on pełnić funkcję inną niż wizualizacja przestrzenna obiektu, konieczna byłaby weryfikacja takiej struktury.

Tomografia pomiarowa jest również jedyną techniką umożliwiającą badanie przebiegu zarysu powierzchni nazywanego w języku angielskim re-entrant surface.
Określenie to można tłumaczyć na język polski jako powierzchnię wielowejściową lub powierzchnię o wielu rzędnych, czyli taką, gdzie podczas analizy zarysu 2D dla jednej wartości odciętych może przypadać wiele wartości rzędnych [9].

Mikroskopia różnicowania ogniskowego jest stosunkowo nową techniką pomiarową, oferującą bardzo szerokie możliwości analityczne w skali mikro i mezo, wkraczające nawet w skalę makro. Jej szybkość i rozdzielczość pozwalają na wiarygodną analizę powierzchni i wymiarów nie tylko w inżynierii mechanicznej.

Przykładową wspórzędnościową maszynę pomiarową pracującą w tej technice pokazano na rys. 3.

Tomografia komputerowa jest niezastąpionym narzędziem do oceny elementów uzyskanych technikami addytywnymi. Ze względu na specyfikę procesu wytwórczego oraz możliwość praktycznie dowolnego kształtowania przestrzeni wewnętrznych coraz chętniej tą techniką wykonywane są korpusy z kanałami pozwalającymi na transport różnego typu mediów. Ocena topografii takich powierzchni daje możliwość weryfikacji i przewidywania poprawności ich eksploatacji w przyszłości. Uzyskiwane rozdzielczości są jak na razie dużo poniżej możliwości technik optycznych. Niemniej opcja pomiaru powierzchni wielowejściowych jest całkowicie unikalna.


Piśmiennictwo
  1. Adamczak S., Świderski J., Miller T., Wieczorowski M., Chmielik I.: Zasady dobrej praktyki metrologicznej, zapewniające wiarygodne wyniki pomiarów struktury geometrycznej powierzchni. „Mechanik”, nr 12/2018, s. 1104-1109.
  2. Alicona Infinite Focus G5, 2016.
  3. Danzl R., Helmli F., Scherer S.: Focus Variation – a robust technology for high resolution optical 3D surface metrology. „Journal of Mechanical Engineering”, nr 3/2011, s. 245-256.
  4. Gapiński B., Janicki P., Marciniak-Podsadna L., Jakubowicz M.: Application of the computed tomography to control parts made on additive manufacturing process. Proceedings of International Conference on Manufacturing Engineering and Materials, ICMEM 2016, Edited by: Hloch S.; Krolczyk G., Book Series: Procedia Engineering, 149/2016, s. 105-121.
  5. Gapiński B., Wieczorowski M., Grzelka M., Arroyo Alonso P., Bermúdez Tomé A.: The application of micro CT to assess quality of workpieces manufactured by means of rapid prototyping. „Polimery”, nr 1/2017, s. 53-59.
  6. Gapiński B., Wieczorowski M., Marci­niak-Podsadna L., Dominguez AP., Cepova L., Rey A.M.: Measurement of Surface Topography Using Computed Tomography. Advances in Manufacturing Book Series: Lecture Notes in Mechanical Engineering. 5th International Scientific-Technical Conference Manufacturing, s. 815-824.
  7. Kiely A.B.: A model of an optical roughness-measuring instrument, „International Journal of Machine Tools and Manufacture”, nr 32/1992, s. 33-35.
  8. Pawlus P., Wieczorowski M., Mathia T.: The errors of stylus methods in surface topography measurements. ZAPOL, Szczecin 2014.
  9. Townsend A., Pagani L., Scott PJ., Blunt L.: CT measurement of re-entrant additively manufactured surfaces. Proceedings of the 8th Conference on Industrial Computed Tomography (iCT2018), 6-9.02.2018, Wels, Austria, s. 89-90.
  10. Thompson A., Maskery I., Leach RK.: X-ray computed tomography for additive manufacturing: a review. Measurement Science and Technology, Volume 27/7 (2016).
  11. Wieczorowski M.: Digitalizacja powierzchni w aplikacjach mikro, mezo i makro. „Mechanik”, nr 11/2018, s. 944-949.
  12. Wieczorowski M.: Metrologia nierówności powierzchni – metody i systemy. ZAPOL, Szczecin 2013.

 

Rys. 1. Tomograf komputerowy GE v|tome|x s: a) widok, b) wzorcowanie

 



Rys. 2. Wynik pomiaru wewnętrznej struktury nośnej elementu wykonanego techniką FDM: a) rozmieszczenie podpór na obrazie tomograficznym, b) obraz topografii powierzchni przykładowej ściany

 



Rys. 3. Współrzędnościowa maszyna pomiarowa µCMM
W związku z wejściem w dniu 25 maja 2018 roku nowych przepisów w zakresie ochrony danych osobowych (RODO), chcemy poinformować Cię o kilku ważnych kwestiach dotyczących bezpieczeństwa przetwarzania Twoich danych osobowych. Prosimy abyś zapoznał się z informacją na temat Administratora danych osobowych, celu i zakresu przetwarzania danych oraz poznał swoje uprawnienia. W tym celu przygotowaliśmy dla Ciebie szczegółową informację dotyczącą przetwarzania danych osobowych.
Wszelkie informacje znajdziesz tutaj.
Zachęcamy również do zapoznania się z naszą nową Polityką Prywatności.
W przypadku pytań zapraszamy do kontaktu z naszym Inspektorem Ochrony Danych Osobowych pod adresem iodo@elamed.pl

Zamknij