CT-scan essentieel voor luchtwaardige onderdelen

Ingenieurs zijn op een nooit eindigende zoektocht om producten te ontwerpen en te bouwen die zuiniger, sterker en toch lichter zijn, sneller kunnen vliegen en grotere afstanden kunnen afleggen dan hun voorgangers. De missieparameters zijn in wezen niet anders dan die van de eerste heteluchtballonnen of gevleugelde vaartuigen; wat is veranderd, zijn de productietechnologieën en materialen die worden gebruikt om deze verheven doelstellingen te bereiken.

Veel van de hedendaagse vliegtuigonderdelen zijn bijvoorbeeld gemaakt van geavanceerde polymeren en koolstofvezelcomposieten. Deze ultralichte materialen maken het mogelijk om het gewicht van de componenten te verminderen zonder aan sterkte in te boeten. Superlegeringen, zoals Inconel en Hastelloy, bieden vergelijkbare voordelen, wat verklaart waarom ze worden aangetroffen in gasturbinemotoren en andere vluchtkritieke componenten. Beide stellen lucht- en ruimtevaartontwerpers in staat om met minder metaal aan structurele of thermische integriteitsvereisten te voldoen, waardoor de efficiëntie van het voertuig wordt verhoogd.

De uitdaging in elk van deze voorbeelden is het verkrijgen van kwalificatie van zowel het ontwerp van het onderdeel als de materialen die nodig zijn voor de constructie. Zonder dergelijke voorwaarden zouden vliegtuig-, satelliet- en raketmotorcomponenten voor altijd aardgebonden blijven.

Ook de methoden om vliegtuigonderdelen te maken zijn veranderd. De meeste worden nu geproduceerd via geautomatiseerde bewerkings-, giet-, vorm- en layup-apparatuur, waarbij een toenemend aantal onderdelen wordt gemaakt via additieve fabricage. Ook hier moeten de fabricageprocessen ook worden gevalideerd voordat onderdelen als vluchtklaar kunnen worden gecertificeerd.

De vraag wordt dan:wat is de meest kosteneffectieve, betrouwbare manier om aan deze vereisten te voldoen? Het antwoord hangt af van factoren zoals onderdeelgrootte, complexiteit, oppervlakte- of interieurinspectiedoelen en niveau van vluchtkritiek. Maar in veel gevallen houden inspectie-eisen een krachtige, uitgebreide oplossing voor metrologie en niet-destructief testen (NDT) in die bekend staat als industriële computertomografie (CT).

Denk aan alle bladen die in een straalmotor worden gevonden. Hoewel geproduceerd met behulp van een betrouwbaar investeringsgietproces en gemaakt van een sterke, hittebestendige legering op nikkelbasis, kan het verlies van zelfs een enkel blad tijdens de vlucht tot catastrofale resultaten leiden. Met CT-scanning, samen met het gebruik van scangegevensanalyse en visualisatiesoftware, kan een kwaliteitstechnicus diep in deze en andere vluchtkritieke componenten kijken en de porositeit, scheuren en andere gebreken identificeren die uiteindelijk kunnen leiden tot het falen van componenten.

CT-technologie wordt ook gebruikt om interne onderdeelkenmerken te meten. Het enige alternatief is destructief testen, waarbij elk onderdeel pijnlijk wordt doorgesneden om te zien of er defecten of niet-conforme afmetingen in zitten. Dit soort mogelijkheden zijn van bijzonder belang voor de kwalificatie van 3D-geprinte ruimtevaartonderdelen, omdat AM de deur opent naar bijna volledige ontwerpvrijheid. Het enige nadeel is dat deze functies moeten worden gevalideerd voordat de FAA en andere bestuursorganen het gebruik van 3D-geprinte componenten goedkeuren. CT-scanning en data-analyse voorzien in die behoefte.

De technologie voldoet ook aan de behoeften van composietfabrikanten. CT-gegevensanalyse maakt het gemakkelijk om snel de vezeloriëntatie op te vragen of delaminatie te identificeren, zonder het werkstuk te beschadigen. Met deze NDT-testmethode kunnen fabrikanten in-proces meetgegevens correleren met die verkregen via CT-scanning, waardoor de ontwikkeling van herhaalbare processen in een breed scala aan productiemethoden wordt bevorderd.

Dit zijn slechts enkele van de redenen waarom fabrikanten CT-scanning beschouwen als een onmisbaar onderdeel van hun NDO-toolkit. In combinatie met robuuste analyse- en visualisatiesoftware kunnen ze een groot aantal vluchtkritieke componenten valideren, evenals de processen die worden gebruikt om ze te maken.