CT计量 仅仅介于两者之间——测试
2022年3月2日 | Gina Naujokat
通过Comet YxlonFF35 CT计量 系统对3D打印的塑料叶轮进行高分辨率CT扫描，可清晰展现其内部结构并获得准确的检测结果。那么，配备全新MesoFocus 管头的UX20系统又具备哪些功能呢？
利用FF35 CT计量 系统对3D打印的塑料叶轮进行高分辨率计算机断层扫描，并随后将其与CAD模型进行实际测量值与目标值的对比，从而清晰地揭示了内部结构并提供了可靠的质量评估结果。这一过程仅耗时2分18秒，且采用了自动评估算法。
CAD模型（左）——塑料叶轮照片（中）——实测与目标值对比（右）
对内部结构的深入分析
配备新型MesoFocus X射线管的通用型UX20 X射线系统的性能如何？
我们使用同一款由铝材3D打印而成的叶轮启动了一个测试项目。
X射线技术能够直观地揭示物体的内部结构，而计算机断层扫描（CT）则可为被扫描样本生成三维虚拟孪生模型，从而对内部结构中的任意指定点进行详细检查和测量。过去，工业X射线技术主要用于检测零部件内部的缺陷，从而确保产品质量。如今，计算机断层扫描技术能够进行详细的材料分析，为生产以及研发工作提供支持。 由于市场上可用的组件和功能种类繁多，该技术几乎能满足所有检测需求：最高可达600 kV、具有不同焦斑尺寸的现代X射线管；用于锥束扫描的高分辨率平板探测器以及用于扇束扫描的线性探测器；用于优化透视检查的多轴操纵系统；适用于较大物体的各种视野扩展方案；以及用于减少CT伪影的图像增强软件。 无论是机械还是软件方面，最先进的技术都能确保即使在纳米范围内也能获得可靠且可重复的结果。
对物体内部结构的分析和测量变得至关重要，特别是在新的增材制造方法背景下。借助3D打印，可以创造出其他任何制造技术都无法实现的几何形状。 结构多样性最初用于航空航天和汽车领域，旨在节省材料、减轻重量并从而降低燃油消耗，如今其重要性几乎与之相当，甚至更为突出。为了检查这些结构的质量和安全性，必须对其内部进行检测，且最好不破坏样件。这一点同样适用于制造工艺的评估。在此领域，增材制造（AM）与CT技术从研究、开发到生产始终相辅相成。除了失效分析外，详细的测量任务也是验证结构稳定性和功能性的基础。
无论采用何种技术，每套计量系统都必须符合最高精度标准。FF20CT计量 和FF35 CT计量 系统在设计上兼顾了最佳稳定性和耐温性，以实现最精确且可重复的结果。它们符合 VDI/VDE 2630《带 CT 传感器的坐标测量机应用 DIN EN ISO 10360 指南》。 本项目中使用的FF35 CT计量 系统，其最大允许误差为 MPESD = 5.9 µm + L/75。我们希望了解，在测量任务方面，我们的通用 X 射线和 CT 系统 UX20 与FF35 CT计量 相比表现如何。UX20 主要设计用于恶劣环境下的生产相关应用，但凭借其紧凑的设计和用户友好的Geminy 操作软件，它在中等规模的实验室应用中也具有诸多优势。
测试对象
作为示例选用的测试部件是这款3D打印的叶轮，其设计类似于航空航天领域所使用的叶轮。所用材料AlSi10Mg是一种细粉状铝合金，兼具良好的强度和热学性能，同时具有重量轻、后处理灵活性高的特点。
我们将该项目分为三个步骤。在第一步中，我们在FF35 （CT计量 ）上对叶轮进行了五次扫描。随后，我们计算出了“黄金曲面网格”，该网格将作为我们测量工作的参考。
在第二步中，对同一叶轮进行了十次扫描，每次均在配备新型Comet MesoFocus 225 kV电子管的UX20上采用相同的设置。该电子管提供50 µm、100 µm和200 µm三种焦斑尺寸，分辨率可达25 µm。 该叶轮的最佳焦斑尺寸为100 µm。随后，使用经过验证的算法将每个3D体积与“黄金表面网格”进行了对比。为了确定最佳结果，对比分析基于几何形状并进行了加权处理。亮绿色的体积显示了所谓的“最佳拟合”结果。
在第三步中，定义了15个感兴趣区域（ROI），每个区域面积为5×5毫米，并在这些区域内进行了壁厚测量。分别记录每个区域的最小和最大壁厚值，对相应结果进行求平均，并将结果与“黄金表面网格”进行比较。
生成了下图，并在其上叠加了来自FF35 CT的“黄金表面网格”测量曲线作为参考。这些微小偏差确实在预期范围内。
为了验证，使用FF85 CT系统中的线型探测器又进行了三次扫描。使用线型探测器进行的逐层扫描产生的伪影极少，因此在测量方面被认为更可靠。尽管对3D体积进行完整扫描耗时较长，但如果仅需采集特定的感兴趣区域，扫描单像素层将是速度最快的替代方案。
CT技术的比较
图中显示了叶轮的三个扫描平面：顶边、我们的感兴趣区域层以及底边。扫描行的顶边和底边用于模型的对齐。
对感兴趣区域的测量结果确实显示出波形变平，与参考测量值平均偏差约为10 µm。
利用UX20对3D打印铝制叶轮进行的其他计量应用
[分析软件 VGSTUDIOMAX 3.5]
孔隙率分析
粗糙度分析
[分析软件 MountainsMap]
GD&T 几何尺寸与公差
名义值与实际值的比较
在此名义值与实际值的对比中，FF35 CT与UX20
的3D体积模型进行了叠加，结果如预期般未出现偏差。
结论
该项目深入揭示了增材制造部件测量所面临的挑战，并向我们的X射线技术用户展示了多种可用的解决方案。相关检测流程包括：基于形状和位置的评估、孔隙与空腔分析、表面粗糙度测定、分层与裂纹分析，以及粉末残留检测。
对于那些使用传统测量设备（如接触式坐标测量机或光学3D扫描仪）难以或无法测量的区域，X射线CT能够以节省时间的方式进行记录，并消除部分典型的探针测量误差。无需对部件进行预处理，也无需复杂的定位操作。
通过采用我们精准的FF35 CT计量 系统进行的基准测试，并将其与我们的通用型UX20 X射线和CT系统进行对比，结果表明UX20完全能够根据客户要求胜任计量任务。尽管UX20主要针对在恶劣生产环境下的透视检测而开发，但它具备出色的CT功能，能够可靠地执行计量任务，从而进一步拓展了其应用范围。
作者：Christian Johanns 和 Christopher Zepp
最新三条新闻
透过玻璃观察：先进封装中穿玻璃过孔（TGV）的X射线检测
2026年6月22日 | 丹尼尔·施蒂克勒（Daniel Stickler）博士
作为先进半导体封装的基板材料，玻璃正受到越来越多的关注。其尺寸稳定性和电学性能使其成为大面积面板和高密度互连结构的理想基板。但当利用穿玻璃过孔（TGV）在玻璃中布设电气连接时，便出现了一个新的检测难题：许多相关缺陷从表面已无法观察到。 在 2026 年日本光掩模大会（Photomask Japan 2026）上，我们展示了针对玻璃基板和 TGV 结构的首批成像案例。这些结果表明，X 射线成像能够以无损方式检测蚀刻玻璃通孔和金属化 TGV 中的缺陷——同时也阐明了倾斜射线照相、计算层析成像、探测器性能以及人工智能辅助分析为何至关重要。
了解更多利用 CT 技术在石勒苏益格-荷尔斯泰因州杜文塞沼泽（Duvenseer Moor）揭开全新考古发现。
2026年6月8日
今年早些时候，我们有幸与弗劳恩霍夫个性化医疗技术与工程研究所（Fraunhofer IMTE）以及莱布尼茨考古中心（LEIZA）合作，对在德国北部已知最古老墓葬 —— 石勒苏益格-荷尔斯泰因州杜文塞沼泽出土的一头原牛头骨中的独特发现进行了联合研究。
了解更多九年级的实习、一次CT扫描，以及一个学会区分糖和盐的人工智能
2026年2月12日 | Dr. Daniel Stickler
在最近于Comet Yxlon进行为期三周的学生实习期间，我有机会指导一名九年级学生。她充满好奇心、积极进取——而且（出于正当理由）不被允许独立操作X射线设备。因此，我们设计了一个仍能让她感受到真实性的项目：亲手获取数据、进行实际分析，并得出明确的结果。该项目的目标是让她在学习X射线成像和计算机断层扫描基础知识的同时，能够独立操作软件。
了解更多