Tema

Titta in i flugans huvud – eller i flygplansdelen

Skiktröntgen kan hitta farliga brister som finns dolda i 3D-printade metalldelar.
Röntgenkontroller är ett bra sätt att förbättra säkerheten i tillverkningsmetoden, visar forskning från Örebro universitet. På sikt kan det gå att bygga lättare delar till bland annat flygplan, så att de drar mindre bränsle.

Med hjälp av en upphittad död fluga visar Amir Reza Zekavat, doktor vid Institutionen för naturvetenskap och teknik vid Örebro universitet, hur lätt det är att se små detaljer med hjälp av datortomografi, skiktröntgen. Både på ytan och inuti.

På datorskärmen syns det tydligt att det är en fluga. Men i den enorma förstoringen går det också att se minsta skada på flugan – och ta en titt in i flugans huvud.

Datortomografi har blivit allt vanligare inom vården för att få tydligare röntgenbilder och kunna ge bättre behandlingar. Men när Amir Reza Zekavat använder universitetets röntgenutrustning i sin forskning handlar det istället om att titta in i föremål av metall för att kunna upptäcka fel som ofta inte ens syns i mikroskop.

– Den stora vinsten med datortomografi är att vi får tredimensionell information om problemet, säger han.

Film: Med datortomografi, skiktröntgen, går det lätt att förstora huvudet på en fluga (till vänster) och sedan titta in i det (till höger). På samma sätt går det att se om det finns dolda fel i metalldelar – både utanpå och inuti. (2 min, 07 sek)

Porer kan orsaka stora skador

På bordet bredvid honom står en liten metallbit. Den ser perfekt ut, men den kraftigt förstorade röntgenbilden på skärmen avslöjar på ett tydligt sätt att allt inte har fungerat som tänkt vid tillverkningen. Det finns både ojämnheter i ytan och små porer inne i metallen.

Felen är inte större än bråkdelar av en millimeter. Men eftersom själva metallbiten är så liten utgör de största porerna en oroväckande stor andel av just den här delen.

– Defekterna har en stor betydelse för delarnas mekaniska styrka. Om en bärande del i ett flygplan eller en bil går sönder så kommer det att orsaka stor skador, säger Amir Reza Zekavat.

De här metallbitarna har skapats en 3D-skrivare. Så kallad additiv tillverkning ger nya möjligheter att bygga komplicerade strukturer inne i varje bit. På så sätt går det att minska materialanvändningen och bitarnas tyngd. Foto: Jesper Mattsson

3D-skrivare gör lättare delar

I sin doktorsavhandling har han tittat på ett område som har stora möjligheter: 3D-printning av metalldelar. Genom att använda tekniken går det att lager för lager bygga stabila delar av metallpulver. Det går också att bygga komplicerade strukturer som använder mindre material.

3D-printern gör det alltså möjligt att ta fram specialanpassade bitar som väger förhållandevis lite. Lättare delar skulle kunna betyda mycket för till exempel transportindustrin och flygbranschen. Alla kilon som kan tas bort från ett fordon är viktiga för att minska koldioxidutsläppen.

Men samtidigt ställs stora krav på delarna. Amir Reza Zekavat pekar i sin forskning på att det uppstår brister vid tillverkningen av metalldelarna – men också på att det är möjligt att se exakt var felen finns.

Ändrar designen

Genom att använda förstorande datortomografi som kvalitetskontroll går det alltså att rätta till fel tidigt. Både genom att ändra i tillverkningsprocessen och designen.

– Vi kommer att få mer pålitliga delar. Om vi förväntar oss att en del ska utsättas för en särskild sorts krafter eller stress, så vet vi också att vi måste räkna med de här skavankerna när vi designar. Det är det viktigaste jag har kommit fram till i min forskning, säger Amir Reza Zekavat.

Avhandling:

Application of X-ray Computed Tomography for assessment of Additevely Manafactured Products

Vi finns där du är @forskningsnyhet

Titta in i flugans huvud – eller i flygplansdelen

 lästid ~ 3 min