産業用X線CT解析ソフトウェアシェアNo1のVGSTUDIO MAXによる内部欠陥/形状評価法の提案
CTデータは透過データから構成されるため、製品の内部情報 だけではなく、外部情報も有した完全な3Dデータです。
このCTデータを様々な用途で活用し、可視化などの定性的な 評価だけに留らず、計測/検査/解析を実行し、定量化する ソフトウェアがVGSTUDIO MAXです。
本事例では、金属3Dプリンタにおける品質問題に対して、産業用X線CTとVGSTUDIO MAXが提案する評価運用方法について記載しています。
具体的には：
・ボイドの位置、分布、大きさ、形状の定量化
・金属材料粉末の定量把握
・内部空洞を考慮した肉厚評価
・複雑形状で従来手法では評価できなかった箇所の計測と評価
・全体形状の素早い把握と評価
・熱処理などによる収縮・変形の改善
・製品強度の非破壊での確認
・AM製造プロセスデータによる新たな解析
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このカタログについて
| ドキュメント名 | 金属3Dプリンタ製品の品質問題を解決! VGSTUDIO MAX |
|---|---|
| ドキュメント種別 | 事例紹介 |
| ファイルサイズ | 2Mb |
| 取り扱い企業 | ボリュームグラフィックス株式会社 (この企業の取り扱いカタログ一覧) |
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このカタログの内容
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金属3Dプリンタ製品の
品質問題を解決！
産業用X線CT解析ソフトウェア
シェアNo1のVGSTUDIO MAXによる
内部欠陥／形状評価法の提案
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CTデータは透過データから構成されるため、製品の内部情報
だけではなく、外部情報も有した完全な3Dデータです。
このCTデータを様々な用途で活用し、可視化などの定性的な
はじめに 評価だけに留らず、計測／検査／解析を実行し、定量化する
ソフトウェアがVGSTUDIO MAXです。
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VGSTUDIO MAX 解析機能
座標計測 設計値/実測値比較 肉厚解析 ジオメトリ補正 CADインポート CADインポートPMI
アドバンスト
欠陥/介在物析 欠陥/介在物析 繊維配向解析 フォームパウダー解析 ボリューム相関
移動現象シミュレーション メカニカルシミュレーション ボリュームメッシュ リバースエンジニアリング
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ユーザーの様々な解析要求
基礎研究開発 商品開発 製造 保守・メンテナンス
素材分析 構造解析 特性評価 性能試験 工程検査 不良解析 出荷前検査 故障解析
・ボイドの位置、分布、大きさ、形状を定量化したい
マテリアル解析
・金属粉末の解析を実施したい
・肉厚が狙った通りにできているか測定したい
・既存の測定機では計測できない箇所を確認したい
・全体形状を素早く把握したい 形状解析
・熱処理等による変形を改善したい
・製品の強度を確認したい シミュレーション
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ボイドの位置、分布、大きさ、形状を定量化したい
欠陥/介在物解析モジュールで対応可能
オプションモジュールの主な機能
・3次元空間での空隙の可視化および定量化
・空隙の位置を特定(※座標計測モジュールの利用で任意の座標系から）
・欠陥体積、投影面積、外接球直径などの算出
・空隙の形状を算出（球形度／稠密度)
・巣の密集具合を判定するホットスポット解析
・特定部位だけの検査も可能 欠陥体積での統計値
・加工後のCADデータを重ね合わせ、
表面付近に発生する欠陥を判定※座標計測モジュールが必要
・空隙率をDigimatファイルにて出力可能
・解析結果はcsvファイルでエクスポート可能
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ボイドの位置、分布、大きさ、形状を定量化したい
【ボイドの位置を把握する事の効果】
解析結果：XYZの座標値／表面からの距離
ボイドの位置を定量化
・レーザーの駆動速度を調整
・XYZの座標値 ・レーザーの強度を調整
→ボイドが集中すると製品強度が担保できない ・金属粉末の変更
・溶解凝固シミュレーションとの相関
・表面からの距離
→後加工の際に表面にボイドが現れる
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金属粉末の解析を実施したい
フォーム/パウダー解析モジュールで対応可能
オプションモジュールの主な機能
・多孔質材やフィルタ素材のセル構造を定量化
・AM製品材料用などの金属粉末の定量化
⇒セル/粒子体積、表面積、球形度
⇒接触面
⇒平均ストラット厚
⇒オイラー標数
⇒平均曲率の積分、ガウス曲率分布
・ヒストグラムやプロット図での表示
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金属粉末の解析を実施したい
【金属粉末を定量化把握する事の効果】
解析結果：粒度分布
金属粉末を定量化
・レーザーの駆動速度を調整
・レーザーの強度を調整
・粒度分布を把握
・金属粉末の変更
→粒度によって溶融スピードが異なる
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肉厚が狙った通りにできているか確認したい
肉厚解析モジュールで対応可能
オプションモジュールの主な機能
・製品肉厚の計測
・2種類の計測アルゴリズ
(レイメソッド／球メソッド)
・肉厚分布をヒストグラムで表示
・多様なパラメーター(最小肉厚、最大肉厚、
平均肉厚、偏差など）
・空間部への解析実施で“隙間”の定量化
・選択した特定厚さ部分のみの関心領域抽出
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肉厚が狙った通りにできているか確認したい
【肉厚を把握する事の効果】
解析結果：肉厚
・既存の設備では計測できない箇所が数値化（肉厚は製品強度に密接に関わる）
肉厚を全体形状で定量化 ・レーザーの駆動速度を調整
・レーザーの強度を調整
・薄肉、厚肉部の特定 ・金属粉末の変更
・偏肉箇所を特定 ・製品CADの修正
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欠陥解析と肉厚解析のクロスモジュール判定
ボイドの検出結果と製品の肉厚を総合的に判定する機能
製品肉厚を“非破壊”で計測する事が可能
肉厚解析
外側のみの計測 欠陥解析総合判定
内部の空隙も含めて製品の肉厚を計測
ボイドと肉厚の比率を考慮した
合否判定を実施
製品強度を総合的に担保
本来の肉厚？？ 本来の肉厚！！
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既存の測定機では計測できない箇所を測定したい
座標計測モジュールで対応可能 ※幾何公差判定
オプションモジュールの主な機能
・データム作成
・幾何要素作成
・幾何公差判定（平面度、円筒度、位置度など）
・寸法公差判定
・各種アライメント
(3-2-1、ベストフィット、RPS、等)
・測定プログラムの作成
・ゴールデンサーフェス作成
・拡張面定義（より正確に形状を抽出）
・Q-DASファイル出力
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既存の測定機では計測できない箇所を測定したい
【多点計測を行う事の効果】
解析結果：寸法公差、幾何公差
・既存の設備では計測できない箇所が数値化（製品の嵌め合わせに影響）
・同一LOTの複数個を一括で計測（一括スキャンによる計測の効率化）
内部寸法、組付けの定量化
・多点計測による品質保証
・図面との寸法差を確認 ・測定作業の工数削減
・寸法が外れている箇所を特定
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全体形状を把握したい
設計値/実測値比較モジュールで対応可能
オプションモジュールの主な機能
・CADデータ / CTデータの形状比較
・Stlファイル / CTデータの形状比較
・点群ファイル / CTデータの形状比較
・CTデータ / CTデータの形状比較
・CADデータ / 製造装置データとの形状比較
※QM Meltpoor等
・多様なパラメーターで許容値を設定
→最小、最大、累積偏差など
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全体形状を把握したい
【全体形状を把握する事の効果】
解析結果：全体形状の偏差
・製品形状の偏差の3D可視化が可能（金型形状、金型アライメント、補修タイミングに影響）
製品全体形状の偏差を可視化 ・レーザーの駆動速度を調整
・レーザーの強度を調整
・製品形状とCADとの差異
・LOT間での差異 ・金属粉末の変更
・3Dでの可視化 ・製品CADの修正
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熱処理等による変形を改善したい
ジオメトリ補正モジュールで対応可能(座標計測モジュールが必須)
オプションモジュールの主な機能
◆補正メッシュ
実測と参照オブジェクト間の差を補正した
サーフェスメッシュを作成
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ジオメトリ補正：補正メッシュ_機能
◆積層造形後の歪みを考慮したSTLを作成
・溶融／凝固のプロセスで生じる歪みを考慮
・製造装置側のパラメーター調整では解決できない場合
歪みを考慮したSTLを装置側へ入力
※補正係数-1.0 実測データおよびCAD ※補正係数1.0 ※補正係数2.0
X-Z平面 X-Z平面 X-Z平面 X-Z平面
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熱処理等による変形を改善したい
【補正メッシュを使用する事で得られる効果】
解析結果：変形を考慮したサーフェスを出力
偏差修正サーフェス出力 製造装置側のパラメーター調整で
・偏差を解消する方向へ修正済み 解決できない歪みを考慮したSTL
サーフェス
偏差量の出力 考慮されたSTLを使用し適切な形
状で積層造形が可能
・製品形状とCADとの差異
・3D可視化
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製品の強度を確認したい
メカニカルシミュレーションモジュールで対応可能
オプションモジュールの主な機能
・CTデータからバーチャル応力検査
・ホットスポットの自動計算で破損候補位置を特定
・3ヶの加重タイプ：直線荷重、トルク、圧力
・力線、ローカル変位、破損に関する係数の算出
（ミーゼス応力、絶対、最大種応力など）
・煩雑ではでない操作設定
※本モジュールは線形解析になります。
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製品の強度を確認したい
【応力情報を把握する事の効果】
解析結果：ミーゼス応力
・内部欠陥（ボイド）を考慮した解析
・一般的な運用では製品実物での強度試験は実施できない（破壊試験しかないため）
・ボイドの影響を把握
ミーゼス応力の出力 ・レーザーの駆動速度を調整
・レーザーの強度を調整
・内部欠陥を考慮した解析 ・金属粉末の変更
・3Dでの可視化 ・製品CADの修正
・最終製品における強度の指標作成