At sikre kvaliteten af sprøjtestøbte emner er en udfordring, da processen kan variere over tid. 3D-røntgen-computertomografi er effektivt til at evaluere kvaliteten af fiberforstærkede emner.

En virksomhed anvendte sprøjtestøbte beslag i hundredtusindvis af maskiner hvert år. Virksomheden oplevede perioder med øget fejlrate på beslagene og kontaktede FORCE Technology for hjælp. Ikke-destruktiv prøvning med 3D-røntgen-computertomografi viste sig at være en fremragende metode til at finde årsagen til fejlene.

Fejlende beslag

Materialet valgt til beslagene er Grilon BG-30 – en glasfiberforstærket polyamid valgt for sin høje stivhed og styrke. Beslagene er designet, så den ene ende fastgøres med en bolt, og i den anden ende fastgøres en bærende rem til en remstang.

Fejltypen er brud ved det punkt, der er markeret med en rød cirkel på billedet nedenfor. Fejlen opstår, når der påføres belastning på beslaget.

Området hvor beslagene knækker er markeret med en rød cirkel. Selvom delen er billig, er udskiftning af beslaget tidskrævende og dermed en dyr og uønsket operation.

Optisk inspektion og destruktiv prøvning

Beslag som disse undersøges normalt ved optisk inspektion. På grund af fiberforstærkningen er materialet uegnet til skæring, så man foretrækker at knække intakte beslag – altså destruktiv prøvning.

Da materialet er fiberforstærket, vil brudfladen indeholde mange fibre, der er trukket ud fra den modsatte side, hvilket giver en "pindsvine-lignende" overflade.

Det er svært at vurdere, hvor mange af hullerne, der var til stede før bruddet, og hvor mange der skyldes fiberudtræk. Som med alle skæremetoder giver det kun information om volumen omkring brudfladen.

3D-CT-scanning til ikke-destruktiv prøvning

For at supplere undersøgelserne blev beslagene scannet med 3D-røntgen-computertomografi. Metoden giver et komplet 3D-datasæt svarende til 1000 virtuelle snit gennem beslaget.

Lufthuller (vakuumhuller) i beslaget er lette at identificere. Ved at markere hullerne med blåt og gøre resten af beslaget semitransparent, kan man se, hvor og hvor mange huller der er.

Venstre: beslag fra periode med normal fejlrate. Højre: beslag fra periode med høj fejlrate. Det ses tydeligt, at beslaget fra perioden med høj fejlrate indeholder store mængder vakuumhuller.

Hullerne bidrager ikke til styrken, og alle fibre, der passerer gennem hullerne, er også kompromitteret i deres evne til at give styrke. Billederne viser tydeligt årsagen til den øgede fejlrate.

Konklusionen er, at sprøjtestøbningsparametrene har ændret sig over tid, så der opstår for mange vakuumhuller. Disse reducerer styrken og fører til flere fejl.

Med denne viden kunne kunden optimere processen for at reducere vakuumhuller. Billederne viser også, at der er huller selv under normal produktion.

I dette tilfælde gav 3D-røntgen-computertomografi en ikke-destruktiv metode til evaluering af sprøjtestøbningskvalitet og dermed beslagets styrke. Metoden kan implementeres periodisk eller på batch-niveau som kvalitetskontrol for disse kritiske beslag.