非破壞性檢測的 3D 內部重構

在現代科技的浪潮中，非破壞性檢測（Non-Destructive Testing，簡稱 NDT）的重要性愈發明顯。這項技術在各個領域中，例如航空、能源或是製造業，都發揮著關鍵作用，協助確保材料的完整性、結構的穩固性以及產品的品質。而近年來，非破壞性檢測與 3D 建模技術的結合，不僅加強了檢測的準確性，更為工程領域帶來了嶄新的可能性。

 

什麼是非破壞性檢測?

非破壞性檢測（NDT , NonDestructive Testing）是一門工業基礎工程，也是一門應用科學。在應用上非常廣泛，而其跨學科的知識，可以保證被測試物件在結構與運作上的可靠性。非破壞檢測的技術人員和工程師會選用符合經濟成本效益的檢測方法，進行檢測並確定和定位被測物的物質狀況和缺陷，若未經過這樣的測試，可能會導致飛機墜毀，反應器失效，列車脫軌，管道破裂，以及多種令人憂慮的事件。而這樣的測試方式，不會影響被測物或材料今後的作用。換句話說，非破壞檢測允許零件和材料進行檢查和測量時不破壞它們。非破壞檢測提供了一個很好的品質控制和成本效益平衡。

 

3D 建模對非破壞性檢測的重要性

非破壞性檢測技術涵蓋了多種方法，包括超聲波、磁力、放射性衰變等，旨在探測材料或物體的內部瑕疵、變形或異常。然而，傳統的非破壞性檢測方法通常僅能提供平面的結果，無法完全呈現出材料或結構的立體特徵。這就突顯出了 3D 建模技術的優勢，它能夠透過採集多角度的數據，生成精確的 3D 模型。Simpleware 軟體透過其強大的 3D 工業影像處理功能，能夠對產品複雜的內外部結構進行建模並生成網格，最終可在 FE 和 CFD 求解器中分析缺陷、零件耐久性、產品性能和流體結構分析等。

 

非破壞性檢測的應用

將非破壞性檢測與 3D 建模結合，不僅擴大了檢測的範圍，同時也提升檢測的精確性。航空航天領域即是一個顯著的應用領域。在飛機的設計、製造和維護過程中，3D 建模技術能夠幫助檢測機身的裂紋以及零件的變形，確保飛行的安全。同樣地在能源產業，如核能和石油化工，非破壞性檢測的 3D 建模有助於監測設備的健康狀況，減少事故發生的風險。

在建築和基礎設施領域，非破壞性檢測的 3D 建模技術也發揮著重要影響。透過對橋樑、隧道、建築物等設施進行 3D 建模，工程師能夠更好地了解結構的變形和磨損情況，確保長期的穩定性和安全性。而汽車製造業也借助這種技術，確保汽車零部件的品質，提升整體車輛的性能和耐用性。

 

非破壞性檢測與 3D 建模的實際案例

關於非破壞性檢測與 3D 建模一個很好的研究案例，是由 Synopsys、Nikon 、Huddersfield 大學、製造技術中心（MTC）和 HiETA 共同參與的一個工業應用研究項目，旨在探討如何利用 X 射線、 CT 和基於影像的建模，來加強對從 CAD 設計到實際製造零件之間的理解。透過這種工作流程，製造商可以關閉設計循環，並藉由理解意外缺陷和不一致性如何影響實際性能，從而間接地節省昂貴的重新測試成本。

在整個研究流程中，Simpleware 軟體扮演著至關重要的角色，透過 Simpleware 軟體強大的 3D 影像處理功能，可以將複雜的內部結構完美呈現，還可以進行自動化的網格分割，讓企業更直觀地處理從 CT 數據到模擬分析的流程。這也意味著企業迅速地確定零件的實際幾何特徵將成為可能，而無需耗費大量的時間和精力，大幅提升工作效率以及品質。

 

引擎汽缸歧管的 CT 斷層掃描影像處理與 3D 建模

 

熱交換器的非破壞性檢測與最佳化案例

這個研究案例是利用工業 CT 電腦斷層掃描數據進行非破壞性檢測的應用，以分析金屬積層製造零件的結構強度。積層製造技術可以製造複雜的結構，但常受限於不易觀察的複雜零件內部，可能導致測試的困難度增加。通過 CT 斷層掃描影像數據，可以重建熱交換器的內部結構。研究團隊利用 Simpleware 軟體進行 3D 影像數據處理和 3D 模型生成，並進行 CAE 有限元分析，結果顯示「按實際製造」的零件性能較「按設計製造」的零件差，意味著實際生產的產品性能，可能與 CAD 設計有所不同。此研究案例突顯了 3D 影像處理與 CAE 模擬在非破壞性檢測中的重要性，特別是在零件具有複雜內部結構的時候。

 

大型強子對撞機線圈設計與最佳化案例

使用 Simpleware 軟體進行 3D 影像處理與 3D 模型生成，並幫助研究團隊還原線圈的幾何形狀，從而進行不同尺度下的行為預測。
這項研究是為了模擬線圈幾何形狀的全局應力，並在股線和細絲層面進行更真實的模擬。

結語

非破壞性檢測的 3D 建模在多個領域中的應用正日益廣泛，它為我們提供了一個更全面、更精確的材料和結構評估方法。隨著科技的不斷發展，我們有理由相信，這種技術結合將為未來的安全和品質控制帶來更大的突破。也可以協助科學家、工程師和技術專家們，不斷推動非破壞性檢測技術和 3D 建模的發展，為各個領域的創新與進步貢獻一份力量。