数十年にわたり、材料試験は、航空宇宙部品からバイオメディカルインプラントに至るまで、あらゆる分野での安全、性能、信頼性を確保し、エンジニアリングおよび科学的発見の礎石となっています。従来の方法は、多くの場合、破壊的なサンプリング、表面レベルの測定、または以前に幾何学的および行動に関する前提を簡素化するに依存しています。 3Dスキャンの出現は、この風景を根本的にシフトし、完全なジオメトリと表面レベルの測定に非破壊的な高解像度のウィンドウを提供し、より詳細な分析は、より高速な分析を行い、より詳細な分析は、より高速な分析が可能です。

物質検査の進化:物理的からデジタルまで

従来の材料試験は、機械的備品、ひずみゲージ、過速度計、光学顕微鏡に依存して、特性を測定します。:: 強度、硬度、疲労寿命などの特性: これらは、物理的接触を必要とすることが多い、特定の試験条件に限定され、測定中にサンプルを変更することがあります。複雑な幾何学やマイクロスケール機能については、エンジニアは単純化されたテストクーポンから動作を余分に許容しなければならなかった。 3Dは、これらの制約をスキャンして、表面全体をキャプチャすることで、(および、変形の欠陥を正確には、) 測定対象外にすることができます。 または、 欠陥は、 欠陥の欠陥を 測定対象外にすることができます。

コア3Dスキャン技術による材料試験

いくつかのスキャンモダリティは、材料科学の特定のユーティリティを発見しました, それぞれ、解像度の面で独自の強みを持ちます, 速度, アプリケーションドメイン.

レーザー三角化と構造化ライトスキャン

これらの表面スキャン技術は、可視レーザラインまたは構造された光のパターンを標本に写し出します。カメラ(またはカメラのペア)は、計画されたパターンの変形を記録し、三次元の座標をサブミリからミクロン精度で再構築します。材料試験のために、これらのシステムは、表面粗さ、亀裂伝搬、および機械的負荷試験中に幾何学的変化を測定するのに理想的です。現代の高速バージョンは、毎秒数百フレームでフル3D表面をキャプチャし、動的に衝撃を反映することができます。[F] または、これらのモデルの動作確認のための3Dモデルの動作を最適化します。

コンピュータ・トモグラフィ(CT)とX線スキャン

表面スキャンは、外部機能が明らかな一方で、X線の投影から3Dの容積を再構築することにより、材料内のCTスキャンピアが現れます。この機能は、異方体、包含、剥離、複合体、および添加された部品内の亀裂などの内部欠陥を検査するために不可欠です。CTデータは、内部の微細構造のデジタルレプリカを提供し、これは直接、負荷下での動作をシミュレートする有限要素モデルにインポートすることができます。 国家CT]と材料の規格[F]の認証]と、および分析:[F]の認証]の認証および認証技術は、および認証された特性に関する高度な品質を提示します。

撮影とマルチセンサー融合

フォトグラメトリーは、複数の角度から撮影した写真をオーバーラップして3Dジオメトリを再構築するために使用されます。 小さな機能のためのレーザースキャンよりも精度が低い一方で、フルカラーのテクスチャマッピングを提供し、コンシューマーレベルのカメラで実行することができます。 マテリアルテストでは、フォトグラメトリーは、多くの場合、他のスキャン方法と組み合わせて、複数のモジュールデータセットを作成することができます。例えば、熱または赤外線データを3Dジオメトリにオーバーレイして、疲労中に熱分布を調べることができます。 異なるセンサータイプの融合は、新興センサーの傾向であり、さらには、より豊かな動作特性を約束する傾向です。

3Dスキャンによる高度なテスト方法

3Dスキャンをテストワークフローに統合することで、従来のツールに不当な洞察を提供する高度な方法のスイートが上がりました。 現代の材料の研究への影響のために3つの方法が際立っています。

3D表面再建によるデジタル画像相関(DIC)

DICは従来、立体カメラのペアを使用して、標本に塗装されたランダムな斑点パターンを追跡し、表面変位と緊張を計算します。フル3Dスキャナーと組み合わせると、DICは曲線、複雑な表面に拡張され、3D変位フィールドを完成させます。この技術は、研究者が高空間分解能で緊張のローカリゼーション、首尾、せん断のバンド形成を観察することができます。例えば、複合積層物では、3D-DICは、直接、負荷の方向性を予測し、どのように変化するのかを予測し、どのようにして、欠陥を予測することができます。

計算されたトモグラフィ-ベースの有限要素モデリング(CT-FEM)

CTスキャンが有限要素解析と結合されると、強力な相乗効果が現れます。CTスキャンの高忠実度3Dのvoxelモデルは、内部機能、ポーレス、繊維、包含を含むすべての内部機能を含むデジタルツインを直接メッシュ化します。仮想テストは、このメッシュで実行され、境界条件を適用し、ストレスの集中、疲労寿命、および故障モードを予測します。この技術は、特に、プロセスが不良な欠陥を低減できる部品に特に価値があります。[FORD]FORDは、FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORD-FORFORFORFORFORFORFORFORD-FORFORFORFORFORFORD

リアルタイムの動的3Dスキャンによるイン・サイツテスト

構造化された光プロジェクターを使用して、高速3Dスキャンで、毎秒数千フレームで動作する構造化された光プロジェクターを使用して、衝撃、爆発的なローディング、または高速度の抗張テストなどの動的イベント中に材料の動作をキャプチャすることが可能になりました。これらのシステムは、科学者が、プロパゲート、証人相トランジションを監視し、リアルタイムで緊張波の進化を測定することを可能にする、フルフィールド幾何学のタイム分解シーケンスを生成します。そのような実験からのデータは、特に、ポリマーの動作速度や、特定の数値などの重要な特性を分析することができます。

試験効率および正確さに影響を及ぼして下さい

新たな方法を有効にすると、3Dスキャンは、直接、ルーチンテスト操作の効率と精度を向上させました。 ワークフローの一環としてスキャンを採用するラボラトリーは、テストセットアップ時間を大幅に削減します。 手動で複数の運動計または緊張ゲージを揃える代わりに、技術者は単に負荷フレームに標本を配置し、必要に応じてスペックルパターンを適用し、テストを開始します。 スキャナーは、追加の計測器なしで幾何学的変化を自動的に記録します。 さらに、デジタルレコードは、データセットが永久に提供され、後で再分析し、新しいアルゴリズムを研究し、研究を継続して研究することができます。

3Dスキャンシステムの精度は劇的に改善されています。 近代的な構造のライトスキャナーは、マイクロメートルレベルの再現性を達成することができます。これは、多くのアプリケーションのためのコンタクト測定ツールの精度を満たし、または上回る。 表面全体がキャプチャされるため、誤ったゲージまたはローカライズされたフィクスチャーの効果から体系的なエラーが排除されます。 ジャーナルで特集された比較研究では、 ]]実験的メカニックス、研究者は、従来のスペシャリティーム測定値が均一な測定値で3D-DIC株が調整されたことを確認しました。 マグネチャーは、詳細な情報を提供しながら、詳細な情報を提供します。

未来の方向性:AI、ポータビリティ、マルチモーダル統合

複数のエキサイティングな開発に向けた材料試験ポイントにおける3Dスキャンの軌跡。まず、人工知能はCTボリュームで自動的にセグメント機能に適用され、例えば、疲労の亀裂を特定するための、気孔クラスターを特定したり、複合材料の異なるフェーズを分類したりするために、複雑なニューラルネットワークを訓練したりします。この自動化は、データ処理を加速し、オペレータバイアスを削減します。第二に、ポータブルハンドヘルドスキャナーは、より手頃な価格になり、より機能的な機能を実現し、橋内の構造部品のテストを可能にし、航空機の効率性を監視し、高精度な検査を加速します。

最後に、立体的な統合により、スペクトル、熱、音響、電磁的データと3Dジオメトリを組み合わせることで、より完全な材料状態の画像が作成されます。例えば、同時に、赤外線サーモグラフィーと3D表面形状を録画し、疲労テスト中に熱放散をスクラッチローカリゼーションと関連付けることで、早期に障害を起こさない警告が得られるようになります。これらのセンサーストリームの収束は、一般的なデータフォーマットとオープンソース処理パイプラインによって有効化され、空中性的特性から材料をプッシュし、デジタル物理工学的特性を予測します。

コンテンツ

3Dスキャンは、既に材料試験を形作り、ゲージやエキストラポレーションの世界を視野に入れ、フルフィールドのデジタル測定とシミュレーションの1つにしています。非破壊的、正確で、表面と内部機能の両方を解決できる3Dスキャナーは、DIC、CT-FEM、およびリアルタイムの動的解析などの高度なテスト方法を開発するための不可欠なツールとなっています。テクノロジーは進化し続けています。AIとより速く、より安価で、より統合されるため、AIに影響が増加し、エンジニアがより強力な技術がより強力な技術が、より強力な技術が、より高まり、より詳細な研究を加速し、より高まり、より高強度のある技術が、より高まり、より高強度な、より高強度のある製品が、より高強度な環境を生体質に、より高まり、より高強度な環境に、より高強度な環境を生体質な環境に、より高まり、より高強度な環境に、より高強度な環境に、より高強度な環境を生体質に、より高強度な環境に、より高強度な環境に、より高強度、より高強度、より高強度な環境を生体質に、