一种用于金属零件的新型成像检测方法或将改变航空航天行业。
三维打印零件的质量检测是至关重要的一步，生产人员需根据检测结果及时调整工艺，以避免更严重的质量事故。然而，目前大多数现有的检测系统不仅耗时、费力，成本也较高。因此，如何构建一套适用于三维打印零件的质量检测系统，将决定其产品能否实现产业化。
三维打印零件的质量检测是至关重要的一步，生产人员需根据检测结果及时调整工艺，以避免更严重的质量事故。然而，目前大多数现有的检测系统耗时长、人力成本高且费用昂贵。因此，如何构建一套适用于三维打印零件的质量检测系统，成为其产品能否实现产业化的关键所在。
2022年2月28日，江苏激光联盟的陈昌军获悉，来自新加坡南洋理工大学（NTU新加坡）的研究人员已开发出一种新颖、快速且成本低廉的成像方法，用于评估3D打印金属零件的质量。
这种成像方法能够分析零部件的微观结构和材料质量，堪称航空航天等行业的一次颠覆性变革。因为在这些行业中，对涡轮和风扇叶片等关键任务部件进行低成本、高效率的评估，对于维护、修理与大修（MRO）工作具有重要意义。
南洋理工大学助理教授马泰奥·塞塔表示：“借助我们这种经济实惠且快速的成像方法，能够轻松区分优质的3D打印金属零件与存在问题的零件——而高倍放大分析则是辨别两者差异的唯一途径。事实上，即使采用相同的技术、拥有相同的几何形状，每件3D打印金属零件在生产过程中也绝无完全一致的情况。从概念上讲，即便是两件外观完全相同的木制工艺品，经过深入分析后也可能展现出不同的纹理结构。”
显微晶体成像
大多数3D打印金属合金由大量微观晶体组成，这些晶体的形状、大小及原子晶格取向各不相同。通过绘制这些微观晶体的分布图，科学家能够确定合金的特性，例如强度和韧性。研究人员将这一过程比作观察木纹：当木纹沿同一方向连续时，木材的强度才最为出色。
然而，迄今为止，分析3D打印金属合金中的这种微观结构仍是一项耗时费力的过程，通常需要借助电子显微镜扫描，成本高达7.3万至150万美元。
塞塔和他的团队开发了一种新颖的成像方法，能够在短短几分钟内提供同样高质量的信息，同时着重降低成本。他们使用了一套由光学相机、手电筒以及运行团队自主研发的专有机器学习软件的笔记本电脑组成系统，整套系统的总成本约为18,400美元。
该方法包括用化学物质处理3D打印零件的表面，以揭示其微观结构；随后，利用相机在不同方向的光源照射下拍摄多张光学图像。接着，科学家们开发的专利软件会分析由光线从零件表面反射形成的图案，并在15分钟内推断出这些图案的具体取向。
改进的3D打印零件质量评估模式
新加坡国立大学的研究人员认为，他们的成像方法能够简化3D打印金属合金零件的认证与质量评估过程，尤其是采用激光技术制造的零件。
3D打印金属的微观结构会因激光强度与速度、冷却时间，以及所用金属粉末的类型和品牌而有所不同，这意味着即使在同一台设备或不同生产线上对同一设计进行3D打印，也可能制造出质量各异的零部件。
NTU团队的软件采用了一种神经网络，该网络模拟了大脑形成联想和处理思维的方式，并结合机器学习技术，能够根据光线在物体表面散射方式的差异，预测金属零件中晶体的取向。
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