中子探测3D打印部件的缺陷

在涡轮机的制造过程中，传统工艺往往达到极限。因此，增材制造越来越多地用于生产具有复杂结构的复杂弯曲部件。

慕尼黑工业大学(TUM)的一个研究小组现在研究了用于定位部件内部缺陷的常用方法。在他们的研究中，在Heinz Maier-Leibnitz研究中子源(FRM II)上进行的中子光栅干涉测量实现了最佳的缺陷检测。

激光束熔化是一种常见的方法新利18官方涡轮叶片内部冷却通道的工艺。在此过程中，激光在预定区域熔化一层薄薄的金属粉末。一层一层地，该成分在一层粉末中形成。类似于考古挖掘，部件随后被暴露出来，剩下的粉末可以在下一次印刷过程中重复使用。

然而，工艺不稳定性会导致缺陷和降低组件的强度。典型的缺陷是气孔和裂纹。甚至个别层的部分或全部分离也可能发生。

与安全相关的部件，如涡轮叶片的缺陷可能会导致严重的后果。来自慕尼黑工业大学机床与工业管理研究所的卡拉·科尔布解释说:“因此，我们需要在制造过程后检查关键部件，当然这是无损的。”

在他们的实验中，研究人员制作了带有不同尺寸和深度缺陷的试样，然后尝试使用无损检测方法进行检测。这包括主动红外热成像(aIRT)、超声波检测(UT)、x射线计算机断层扫描(CT)和中子光栅干涉测量(nGI)。

在研究中子源的博士生Tobias Neuwirth在ANTARES仪器上进行了实验。“我们使用中子光栅干涉术来研究组件，以空间分辨的方式观察中子的散射和吸收。这些特性的变化为我们提供了关于缺陷类型和大小的信息，”他解释道。

每一种被测试的方法都有潜力和挑战。中子光栅干涉法比其他的检测方法复杂且昂贵，但在所有的检测方法中，它检测出的缺陷最多、最小。

“中子可以深入到材料内部，并以高分辨率分解内部组件结构。它们特别适用于镍基合金，这对航空航天结构部件的增材制造非常重要。”Cara Kolb总结道。

研究无损地保证3d打印部件质量的测试程序是非常重要的:这些程序揭示了操作过程中部件故障的可能性。随着飞机和汽车增材制造的增加，它们也变得越来越重要。