The application of micro computed tomography to assess quality of parts manufactured by means of rapid prototyping

• Autorzy: Gapiński B. , Wieczorowski M. , Grzelka M. , Alonso P. A. , Tomé A. B.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2017.053

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie tomografii komputerowej do oceny jakości elementów wykonanych metodą szybkiego prototypowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper apossibility of using ametrology micro computed tomography (CT) to assess quality of parts made by rapid prototyping technique was presented. Additive manufacturing techniques dramatically change the approach to manufacturing process. Not long ago they allowed solely for obtaining aspatial model of apart in order to visualize its features. Nowadays, it is possible to produce elements and assembly groups with properties that make it possible to replace many parts manufactured using traditional casting or injection techniques. Polymer components created by means of 3D printing can be generated one layer of material after another. In many cases inner spaces (sections) are not fully filled in (solid), they are rather replaced by aspecially selected structure. Thanks to this it is possible to save material and reduce weight. To control these structures and to inspect joints between particular layers using anon-destructive method it is necessary to use ametrology micro CT. In the paper an application of X-ray computed tomography and assessment of measurement uncertainty regarding elements manufactured with fused deposition modeling (FDM) method using ABS 3D printing on UP! printer was presented. Inspection of both: inner structure and outer shapes as well as joints between them was performed basing on computer aided design (CAD) model.

PL

W pracy przedstawiono możliwość zastosowania pomiarowej tomografii komputerowej (CT) do oceny jakości elementów wykonanych techniką szybkiego prototypowania. Techniki wytwarzania addytywnego rewolucjonizują podejście do technik wytwarzania. Jeszcze niedawno pozwalały jedynie na uzyskanie przestrzennego modelu w celu jego wizualizacji. Obecnie możliwe jest uzyskanie gotowych elementów o właściwościach pozwalających na zastąpienie wielu wyrobów wykonywanych tradycyjnymi technikami odlewania lub wtryskiwania. Elementy polimerowe uzyskiwane za pomocą druku 3D wytwarzane są przez nakładanie kolejnych warstw materiału. W wielu wypadkach wewnętrzne przestrzenie (przekroje) elementu nie są całkowicie wypełnione, ale są zastępowane przez odpowiednio dobraną strukturę wewnętrzną. Pozwala to na oszczędność materiału i redukcję masy elementów. Kontrola jakości tych struktur, jak i połączeń pomiędzy poszczególnymi warstwami, jest możliwa w sposób nieniszczący jedynie za pomocą pomiarowej tomografii komputerowej. Metodę rentgenowskiej tomografii komputerowej zastosowano do oceny niepewności pomiaru elementów wykonanych z ABS techniką osadzania topionego materiału (FDM) z zastosowaniem drukarki UP! 3D. Dokonano badania i oceny na podstawie modelu projektowanego ze wspomaganiem komputerowym (CAD) z uwzględnieniem zarówno powierzchni zewnętrznych, jak i wewnętrznej struktury oraz połączeń pomiędzy poszczególnymi elementami.

Słowa kluczowe

EN

computed tomography; uncertainty of measurements; rapid prototyping

PL

tomografia komputerowa; niepewność pomiarów; szybkie prototypowanie

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 62, nr 1
• Strony: 53--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Gapiński B.

• Poznan University of Technology, Institute of Mechanical Technology, Division of Metrology and Measurement Systems, Piotrowo 3, 60-965 Poznań, Poland

autor

Wieczorowski M.

• Poznan University of Technology, Institute of Mechanical Technology, Division of Metrology and Measurement Systems, Piotrowo 3, 60-965 Poznań, Poland

autor

Grzelka M.

• Poznan University of Technology, Institute of Mechanical Technology, Division of Metrology and Measurement Systems, Piotrowo 3, 60-965 Poznań, Poland

autor

Alonso P. A.

• University of Vigo, Faculty of Industrial Engineering, Rúa Conde de Torrecedeira 86, 36208 Vigo, Pontevedra, Spain

autor

Tomé A. B.

• University of Vigo, Faculty of Industrial Engineering, Rúa Conde de Torrecedeira 86, 36208 Vigo, Pontevedra, Spain

Bibliografia

• [1] “The Metrology Handbook, Second Edition” (Ed. Bucher L.J.), ASQ 2012.
• [2] Howarth P., Redgrave F.: “Metrology – in short 3rd edition”, EURAMET project 1011, 2008.
• [3] Kruth J.-P., Bartscher M., Carmignato S. et al.: CIRP Annals – Manufacturing Technology 2011, 60, No. 2, 821. http://dx.doi.org/10.1016/j.cirp.2011.05.006
• [4] Gapinski B., Zachwiej I., Kolodziej A.: “Comparison of different coordinate measuring devices for part geometry control”, Proceedings of Digital Industrial Radiology and Computed Tomography Conference, Ghent, Belgium, June 22–25, 2015.
• [5] Vanhove Y., Wang M., Wieczorowski M., Mathia T.G.: “Metrological perspectives of tomography in civil engineering”, Proceedings of 6th World Congress on Industrial Process Tomography, Beijing, China, September 6–9, 2010.
• [6] Gapinski B., Wieczorowski M., Marciniak-Podsadna L. et al.: Procedia Engineering 2014, 69, 255. http://dx.doi.org/10.1016/j.proeng.2014.02.230
• [7] Wieczorowski M., Rozanski L., Grzelka M., Mathia T.: “Principles of computer tomography application in geometrical metrology”, Proceedings of Manufacturing Conference, Poznan, Poland, November 24–26, 2010, p. 203.
• [8] Maizlin Z.V., Vos P.M.: Journal of Computer Assisted Tomography 2012, 36, No. 2, 161. http://dx.doi.org/10.1097/RCT.0b013e318249416f
• [9] Oransky I.: The Lancet 2004, 364, No. 9439, 1032. http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(04)17049-9
• [10] Littleton J.T.: “Conventional Tomography” in “A History of the Radiological Sciences”, American Roentgen Ray Society, (PDF file, retrieved 11 January 2014).
• [11] Christoph R., Neumann H.J.: “X-ray Tomography in Industrial Metrology, Precise, Economical and Universal”, Verlag Moderne Industrie 2011.
• [12] Ratajczyk E.: Mechanik 2011, 5–6, 474.
• [13] Gapiński B., Marciniak-Podsadna L.: Mechanik 2014, 8–9, 59.
• [14] www.ge-mcs.com (access date 2015.08.15).
• [15] “International vocabulary of metrology – Basic and general concepts and associated terms (VIM)”, 3rd edition – JCGM 2012.
• [16] Guide to the expression of uncertainty in measurement – JCGM 2008.
• [17] Dewulf W., Kiekens K., Ye T. et al.: CIRP Annals – Manufacturing Technology 2013, 62, No. 1, 535. http://dx.doi.org/j.cirp.2013.03.017
• [18] Wenig P., Kasperl S.: “Examination of the measurement uncertainty on dimensional measurements by X-ray computed tomography”, Proceedings of 9th European Conference on NDT, Berlin, Germany, September 25–29, 2006.
• [19] Amirkhanov A., Froehler B., Reiter M. et al.: “Uncertainty in CT Metrology: Visualizations for Exploration and Analysis of Geometric Tolerances”, Proceedings of iCT Conference, Wels, Austria, February 25–28, 2014, p. 195.
• [20] Wohlers Associates Inc. Source: Material Shitnes, Stratasys, Redeyeondemand.com/Materials_FDM_Termoplastics.aspx (access date 2011.03).
• [21] Dziubek T., Pelc M.: Mechanik 2015, 12, 62. http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.12.558
• [22] Budzik G., Grzelka M., Cygnar M. et al.: Technical Gazette 2014, 21, No. 2, 417.
• [23] Grzelka M., Jakubowicz M., Gaca M.: Mechanik 2015, 12, 91. http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.12.563
• [24] Cygnar M., Budzik G., Sendyka B. et al.: Technical Gazette 2014, 21, No. 4, 867.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).