根據3D科學穀的市場觀察，隨著增材製造技術變得越來越複雜，並且在生產(chan) 用於(yu) 關(guan) 鍵應用的最終用途零件方麵越來越可行，不可避免地會(hui) 出現新的問題和挑戰。

一旦增材製造流程得到驗證，增材製造企業(ye) 和采用行業(ye) 就必須考慮如何確保該流程具有可擴展性和行業(ye) 就緒性。通常，當業(ye) 界談論這個(ge) 話題的時候，關(guan) 注的更多的是後處理的可擴展性和對更高工作流程自動化的需求。但還有另一個(ge) 難題必須解決(jue) ：零件測試和鑒定。

Theta

非線性、更精確、更快

根據3D科學穀，檢測對於(yu) 增材製造行業(ye) 的作用在逐漸顯現，不僅(jin) 是檢測的價(jia) 值還有大數據的價(jia) 值，這對於(yu) 產(chan) 品從(cong) 質量管理（輸入端的原材料，加工過程，加工結果，後處理的最終產(chan) 品）到對工藝的理解和提升（通過數據相關(guan) 性的分析，人工智能對檢測以及其他數據的處理），再到後期的認證（怎麽(me) 通過航空，汽車等領域的各種認證），檢測正在發揮增材製造的生命線的作用。

增材製造無損檢測

3D科學穀白皮書(shu)

快速、無損、原位

此前，3D科學穀在《從(cong) 設計到生產(chan) ，CT 檢測在增材製造工藝鏈中發揮什麽(me) 作用？》一文中分析了對於(yu) 增材製造而言，查看零件內(nei) 部結構的能力至關(guan) 重要。無損檢測技術可以幫助增材製造用戶能夠以不損壞零件的方式，對零件內(nei) 部進行可視化。

無損檢測的方法不僅(jin) 僅(jin) 局限於(yu) 材料內(nei) 部缺陷的檢測與(yu) 表征，還可實現材料的密度、彈性參數、孔隙率、殘餘(yu) 應力分布以及其內(nei) 部各種非連續性等方麵的無損測試與(yu) 表征；整個(ge) 過程可實現快速、無損、原位的結果，對縮短材料的研發與(yu) 生產(chan) 周期和成本有積極意義(yi) 。

根據3D科學穀的市場觀察，無損檢測技術正在出現更多的檢測手段。Theta Technologies 是一家總部位於(yu) 英國的專(zhuan) 門從(cong) 事無損檢測 (NDT) 的公司，正在向市場推出一種稱為(wei) 非線性聲學 (NLA) 的新測試工藝，該技術可以幫助製造商自信地實施 AM增材製造來生產(chan) 關(guan) 鍵部件。

Theta 的非線性聲學

非線性聲學技術是一種無損檢測方法，可以使用可聽和超聲波頻率快速且經濟高效地檢測 3D 打印部件中的缺陷或不一致。根據 Theta 的說法，他們(men) 基於(yu) NLA 的專(zhuan) 利技術能夠檢測小於(yu) 一毫米的裂縫、分層和蠕變，無論打印組件的複雜程度如何。

據稱，Theta Technologies 在幾秒鍾內(nei) 提供準確的通過/失敗結果，顯著提高了金屬增材製造生產(chan) 過程的效率，此外，NDT 解決(jue) 方案操作簡單，無需高技能操作員在場即可進行測試，有助於(yu) 降低過程中的成本。

Theta

但是這個(ge) 過程是如何工作的？底層的技術邏輯來自於(yu) 所有組件都具有獨特的聲學特征，這受材料以及組件特征的形狀和大小的影響。Theta利用了這樣一個(ge) 事實，即當改變刺激時，有缺陷的組件的聲學特征會(hui) 發生變化，而無缺陷樣本的特征會(hui) 保持不變。因此，我們(men) 可以檢測樣品中缺陷的非線性響應。

換句話說，該過程使用聲波以線性刺激來激發零件。如果零件有任何內(nei) 部裂縫或缺陷，它將發回非線性響應。這種測試技術可以以不同的方式用於(yu) 快速分析結構的整體(ti) 完整性或生成零件結構的詳細圖片和任何可能的不一致。

Theta 的非線性聲學技術不同於(yu) 線性聲學測試過程。存在三個(ge) 關(guan) 鍵差異：NLA 忽略了組件之間的尺寸差異，消除了零件尺寸部分變化的風險；也不受表麵缺陷的影響，使 3D 打印部件能夠在拋光前進行準確測試；並且它不需要“已知良好”來識別零件中的故障。

Theta 有兩(liang) 個(ge) 主要的 NLA 測試係統，以不同的方式工作以識別組件中的缺陷，非線性共振 (NLR) 係統一次激發整個(ge) 組件，並報告一個(ge) ‘損壞指數’，快速顯示組件內(nei) 任何位置的缺陷響應。掃描 NLA 係統使用局部聲學信號生成零件圖像，顯示與(yu) 缺陷相對應的高非線性響應區域。對於(yu) 形狀往往非常複雜的增材製造零件，NLR 係統更加適用，因為(wei) 這種技術不依賴於(yu) 表麵光潔度，並且可以在不到一分鍾的時間內(nei) 區分缺陷和複雜的內(nei) 部細節。

Theta Technologies 目前正準備在市場上推出其基於(yu) NLA 的解決(jue) 方案。第一款產(chan) 品預計於(yu) 2022 年 6 月推出；第二個(ge) 完整的 NLA 掃描係統，預計將在 9-12 個(ge) 月後發布。

非常適合 AM增材製造

雖然不是專(zhuan) 門為(wei) 增材製造而設計的，但 Theta 的 NLA 技術非常適合增材製造，並且與(yu) 其他 NDT無損檢測方法（如染料滲透檢測和 X 射線）相比具有某些優(you) 勢。這主要是因為(wei) NLA 可以快速識別最複雜結構中最小的不一致。

根據Theta ，雖然傳(chuan) 統的超聲波或染料滲透技術理論上可以用於(yu) 更簡單的設計，但幾何和表麵光潔度問題使得這在實踐中非常具有挑戰性。對於(yu) 更複雜的設計，目前主要有 X 射線 CT、目視檢查或功能測試（例如壓力測試）有實際應用，但即便如此，這些檢測手段可能對可能至關(guan) 重要的較小缺陷不敏感。有時候X 射線 CT 非常耗時，並需要對輻射安全風險進行管理。

Theta

Theta 的技術還兼容多種增材製造材料，包括金屬、陶瓷、複合材料，甚至一些高分子塑料材料。Theta的技術在通過一係列增材製造技術生產(chan) 的金屬部件上表現良好：目前已將其應用於(yu) 激光粉末床熔化LPBF、線弧和基於(yu) 粘結劑噴射BJ的樣品。

根據3D科學穀的了解，目前NLA 技術特別適合測試由金屬製成的薄壁零件。譬如用來檢測薄壁金屬增材製造組件包括增材製造熱交換器。可以通過簡單的一分鍾測試來識別其中的缺陷。據悉，對於(yu) 關(guan) 鍵航空航天或汽車應用中的熱交換器，目前X 射線 CT 或壓力測試可以識別大缺陷，但可能會(hui) 漏掉較小的缺陷。

在某些情況下，Theta 的 NLA 技術可以與(yu) 其他 NDT 過程結合使用，例如 X 射線 CT 掃描。這將使用戶能夠快速且經濟地評估哪些部件應繼續進行下一輪測試，這會(hui) 節約更多時間。