檢測對于傳統(tǒng)制造行業(yè)來說更多的是質量檢驗的作用，而檢測對于增材制造行業(yè)其實是非常核心的，不僅是檢測的價值還有大數(shù)據(jù)的價值，這對于產(chǎn)品從質量管理（輸入端的原材料，加工過程，加工結果，后處理的最終產(chǎn)品）到對工藝的理解和提升（通過數(shù)據(jù)相關性的分析，人工智能對檢測以及其他數(shù)據(jù)的處理），再到后期的認證（怎么通過航空，汽車等領域的各種認證），檢測其實是增材制造的生命線。

microCT-微型計算機斷層掃描

     正如工程師長期使用標準X射線檢查傳統(tǒng)制造零件的內部結構一樣，根據(jù)3D科學谷的市場研究，國際上開發(fā)人員和質量保證人員現(xiàn)在開始將microCT-微型計算機斷層掃描的更深層功能應用于增材制造（AM）生產(chǎn)的零件。

     微型計算機斷層掃描是一種三維 X 射線成像，通過使用與醫(yī)院 CT 掃描相同的方法，但刻度很小，分辨率卻大幅提升。微型計算機斷層掃描是真正的三維顯微術，利用此技術，物體十分精細的內部結構也能進行精確的成像。

拿17-4不銹鋼材質、直徑5厘米的葉輪來說，microCT掃描中識別的內部和外部表面在下圖右側呈現(xiàn)。3.5小時內掃描完成，體素大小43μm。如果要使用內部微CT掃描分析表面粗糙度的區(qū)域，則要額外花費1.5小時完成，體素大小15μm。

圖片來源：Expanse Microtechnologies

     金屬增材制造的許多好處之一是能夠產(chǎn)生復雜的內部結構。不僅僅零件在外觀上符合尺寸規(guī)格，由于激光3D打印技術是一種逐點離散熔覆沉積的成型方法，其每點的所受激光加熱面積較小，熔池的熱量可以迅速向基體擴散，使得激光熔池的冷卻速率遠大于非晶合金的臨界冷卻速率，使得熔池在冷凝的過程中可以避免發(fā)生晶化，進而獲得非晶態(tài)，這為無尺寸限制地制備非晶合金提供可能。另外，激光3D打印是以金屬粉末為原材料，通過高能激光束對金屬粉末逐層熔化堆積，直接由數(shù)字模型一步完成全致密、高性能、復雜金屬零件的“近終成形”制造，這為制備復雜的非晶合金構提供理想的手段。

大工作距離下的高分辨率（RaaD）”成像

    國際上正在通過MicroCT來進行粉末到零件的無損檢測。雖然原型和樣品部件可以通過物理切片（破壞檢測）和成像的方法來檢查內部細節(jié)，但破壞性檢查不僅僅產(chǎn)生了零件的破壞浪費，另外由于所檢測的數(shù)據(jù)是片段性的，并不能用來與加工參數(shù)進行相關性分析，反而失去了大數(shù)據(jù)的價值。

圖片：蔡司的Xradia 520 Versa內部構件

      蔡司的Xradia 520 Versa X射線實現(xiàn)的無損3D成像，其高分辨率和襯度成像技術拓展了無損成像的應用局限。傳統(tǒng)X射線斷層掃描技術依賴單一的幾何放大，而Xradia 520 Versa的高分辨率成像特殊，它是采用光學器件通過兩級放大而實現(xiàn)的。兩級放大的好處是可實現(xiàn)“大工作距離下的高分辨率（RaaD）”成像，使用RaaD技術可實現(xiàn)更大、更靈活的工作距離下保持亞微米級分辨率。通過運用先進的成像襯度能力（如專利的增強的吸收襯度技術和可調節(jié)的傳播相位襯度技術）得到挑戰(zhàn)性樣品的圖像。采用增強吸收襯度探測器能夠更大程度地收集產(chǎn)生襯度差異的低能量X射線光子，恰恰成像襯度對于不同材料類型成像是至關重要。此外，3D科學谷了解到，Xradia 520 Versa可以對材料的3D微觀結構進行無損表征。可對原位實驗的微觀結構和隨時間演化（4D）的特征進行獨特的表征。

      MicroCT設備可以檢測從鋁和鈦等不同合金（如不銹鋼和鉻鎳鐵合金）的金屬，主要取決于光源發(fā)出的X射線能量。根據(jù)3D科學谷的市場觀察，拿蔡司的蔡司Xradia Versa系統(tǒng)來說，針對3D打印，蔡司開發(fā)了關于增材制造的關聯(lián)顯微鏡技術解決方案，可以

-深入了解缺陷的產(chǎn)生; 如雜質，殘留物，不正確的幾何形狀

-了解 CAD圖紙中的材料屬性，粉末質量，激光參數(shù)和布局等屬性的影響

-使用高襯度，高分辨率成像以區(qū)分材料中不同的相

-在微觀結構內非破壞性地確認三維亞表面特征

視頻顯示了金屬增材制造原料粉末的MicroCT掃描。在2μm體素大小下掃描持續(xù)時間為2小時。通常，在單次掃描中成像數(shù)萬個顆粒，并且可以確定外來顆粒污染以及顆粒尺寸，形狀和孔隙率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

從原料檢測到打印結果檢測的大數(shù)據(jù)作用

microCT的適用范圍涵蓋整個增材制造工藝的很大一部分，包括原料粉末的表征，構建工藝參數(shù)的優(yōu)化以及3D打印或后處理部件的檢查。在原材料檢測方面，microCT圖像數(shù)據(jù)可用于檢測外來顆粒污染物，測量顆粒大小和形狀分布，并檢測顆粒內部的孔隙度。用于增材制造的金屬原料粉末可以使用microCT掃描并且在粒度，形狀和孔隙率方面進行表征。

     打印結果是CT檢測的另外一環(huán)，拿蔡司關聯(lián)顯微鏡技術來說，已被證實可成功識別3D打印部件中的雜質，并通過應用多個工作流程來了解其產(chǎn)生原因。蔡司Xradia Versa被用來進行大范圍掃描，然后將可疑的亮點位置轉移到蔡司 Crossbeam中，并用蔡司Atlas 5重新定位，最后利用EDX進行分析。這種方法可以識別雜質的來源，這些雜質往往來自于之前的3D打印作業(yè)，由于使用了不同的粉末材料而未能徹底清潔粉末容器而引入的。

   有了這些數(shù)據(jù)后，就可以構建加工過程參數(shù)優(yōu)化，可以通過系統(tǒng)研究不同參數(shù)設置對所需結果（孔隙率，表面光潔度等）的影響來完成，所述結果通過microCT在精心設計的測試試樣上測量。對于3D打印或后處理加工的零件，可以進行各種測量，包括表面和尺寸測量或內部空隙的尺寸，形狀和空間分布測量。

當然，要實現(xiàn)通過檢測數(shù)據(jù)提高對工藝的控制，還有很長的路要走。在3D科學谷看來，這其中不僅僅包括基于大數(shù)據(jù)的算法能力的挑戰(zhàn)，還包括對檢測技術精確度和速度的挑戰(zhàn)。