Investigation of Deformation in Metal Additively Manufactured Automotive Components Using Different 3D Scanning Methods
Deze studie vergelijkt geautomatiseerde gestructureerd licht- en handgehouden blauwe laser 3D-scansystemen voor het inspecteren van vervormde additiv geproduceerde metalen automotive componenten, waarbij wordt vastgesteld dat hoewel beide effectief globale vervormingspatronen vastleggen, het geautomatiseerde systeem een superieure resolutie biedt voor gedetailleerde lokale kenmerken.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
Stel je een wereld voor waarin fabrieken metaal niet alleen uithakken en vormen zoals een beeldhouwer met een beitel, maar het juist opbouwen, laagje voor laagje, zoals een 3D-printer die een plastic speeltje print. Dit wordt metaal-additieve productie (of metaal 3D-printen) genoemd. Het is een superkracht voor ingenieurs, waardoor ze auto-onderdelen kunnen maken met wilde, ingewikkelde vormen die op een andere manier onmogelijk te maken zouden zijn. Er is echter een addertje onder het gras: omdat deze onderdelen worden gemaakt door metaalpoeder met lasers te smelten, worden ze extreem heet en koelen ze vervolgens snel af. Dit opwarmen en afkoelen is als een achtbaanrit voor het metaal, wat ervoor zorgt dat het vervormt, draait of op vreemde manieren krimpt. Als een auto-onderdeel zelfs maar een klein beetje verbogen is, past het misschien niet, kan het breken of kan het de auto laten trillen. Daarom moeten ingenieurs deze hoogtechnologische onderdelen met extreme precisie controleren voordat ze de weg op gaan.
Hiervoor gebruiken ze 3D-scannen, wat lijkt op het maken van een supergedetailleerde digitale foto van het gehele oppervlak van het object. In plaats van slechts een paar punten met een liniaal te meten, legt een scanner miljoenen kleine puntjes vast (een "point cloud" genoemd) om een perfecte digitale tweeling van het echte object te creëren. Maar hier komt de grote vraag: maakt het uit hoe je die digitale foto maakt? Sommige scanners zijn enorm, robotachtig en staan in een laboratorium, terwijl andere handzame scanners lijken op wandelstokken die een ingenieur kan meedragen. Als je wilt weten of een metalen auto-onderdeel verdraaid is, maakt het dan uit of je de luxe robot gebruikt of de handzame scanner?
Dit artikel is opgesteld om het antwoord te vinden. De onderzoekers namen een specifiek metalen auto-onderdeel (een "twin-cantilever" teststuk gemaakt van gereedschapsstaal) dat was geprint en vervolgens opzettelijk was vervormd door het van zijn basis af te snijden. Ze scanden ditzelfde verdraaide onderdeel met twee verschillende methoden: een hoogtechnologische, geautomatiseerde robotarm met gestructureerd blauw licht, en een handzame blauw-laser scanner. Ze vergeleken vervolgens de twee digitale kaarten om te zien hoe goed ze met elkaar overeenkwamen en hoe nauwkeurig ze de vervorming van het onderdeel lieten zien.
De resultaten waren een verhaal van twee scanners met verschillende superkrachten. De geautomatiseerde robotscanner was de koning van de details en legde maar liefst 1.733.820 oppervlaktepunten vast. De handzame scanner was de snelheidskampioen en legde 617.913 punten vast. Toen de onderzoekers de twee digitale kaarten met elkaar vergeleken, ontdekten ze iets fascinerends: beide scanners zagen het "grote plaatje" bijna perfect. Ze kwamen overeen wat betreft de algemene vorm van de draaiing en de vlakheid van het bovenste oppervlak, met een verschil van slechts 0,01 mm (de robot mat 0,51 mm vlakheid en de handzame scanner mat 0,52 mm).
De verschillen kwamen echter naar voren in de details. De handzame scanner, hoewel uitstekend in het opsporen van de algemene vervorming, maakte de scherpe randen en hoeken iets gladder, zoals een foto met een lage resolutie waarbij de randen er iets waziger uitzien. De robotscanner, met zijn dichtere puntenwolk, kon de scherpe hoeken en kleine geometrische details met veel meer helderheid waarnemen. De grootste verschillen tussen de twee scans waren geconcentreerd rond de randen en kleine kenmerken, en niet op de grote vlakke oppervlakken.
Dus, wat is de belangrijkste les? Als je snel wilt controleren of een metalen auto-onderdeel over het algemeen gedraaid of vervormd is, is de handzame scanner een fantastisch, flexibel hulpmiddel dat de klus klaart. Maar als je kleine details, scherpe hoeken moet inspecteren of de hoogst mogelijke precisie nodig hebt voor kwaliteitscontrole, dan is de geautomatiseerde robotscanner de betere keuze. Geen van beide methoden is "fout", maar ze zijn gebouwd voor verschillende taken: de één voor de grote trends, en de ander voor de kleine lettertjes.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.