CTスキャン、航空機部品の耐空性確保に不可欠

エンジニアは、より燃費が良く、より強くて軽く、より速く飛び、より遠くへ飛べる製品を設計・製造するための終わりなき探求を続けている。ミッションパラメータは、最初の熱気球や翼を持った航空機と本質的に変わらない。変わったのは、これらの崇高な目標を達成するための製造技術と材料だ。

例えば、今日の多くの航空機部品は先進ポリマーとカーボンファイバー複合材で作られている。これらの超軽量材料により、強度を犠牲にすることなくコンポーネント重量を削減できる。インコネルやハステロイのような超合金も同様のメリットを提供するため、ガスタービンエンジンやその他の飛行に不可欠なコンポーネントに採用されている。両者とも、航空宇宙設計者が構造的・熱的完全性要件をより少ない金属で満たせるようにし、機体効率を高める。

これらの例で共通する課題は、部品設計とその構築に必要な材料の両方を適格化（qualification）することだ。これらの前提条件なしでは、航空機、衛星、ロケットエンジンコンポーネントは永遠に地上に留まることになる。

航空機部品の製造方法も変わった。ほとんどは現在、自動機械加工、鋳造、成形、積層装置で製造され、アディティブ製造で作られる部品も増えている。ここでもまた、製造プロセスが検証されなければ、部品を飛行適合として認証することはできない。

では、これらの要件を満たす最もコスト効率が良く信頼性の高い方法は何か？ 答えは部品サイズ、複雑さ、表面・内部検査目標、飛行重要度などの要因による。しかし多くの場合、検査要件には、産業用コンピュータ断層撮影（CT）として知られる強力で包括的なメトロロジーおよび非破壊検査（NDT）ソリューションが含まれる。

ジェットエンジンにあるすべてのブレードを考えてみよう。信頼性の高い精密鋳造プロセスで製造され、頑丈で耐熱性のあるニッケルベース超合金でできているが、飛行中にわずか一枚でもブレードが失われれば大惨事につながる。CTスキャン──スキャンデータ分析・可視化ソフトウェアと共に──により、品質エンジニアはこれらの飛行クリティカルなコンポーネントの深部を覗き込み、最終的にコンポーネント故障につながる可能性のある気孔、クラック、その他の欠陥を特定できる。

CT技術は内部部品形状の測定にも使用される。唯一の代替手段は破壊検査で、各コンポーネントを苦痛を伴って断面切断し、内部に欠陥や寸法不適合がないか確認するものだ。このような能力は、3Dプリント航空宇宙部品の適格化において特に重要だ。AMはほぼ完全な設計自由度をもたらすが、その特徴はFAAやその他の管理機関が3Dプリントコンポーネントの使用を承認する前に検証されなければならない。CTスキャンとデータ分析がそのニーズを満たす。

この技術は複合材メーカーのニーズにも応える。CTデータ分析により、繊維配向のクエリや剥離の特定を、ワークピースを損傷せずに迅速に行える。このNDT試験法により、メーカーはインプロセス測定データとCTスキャンで得られたデータを相関させ、幅広い製造手法で再現可能なプロセスの開発をさらに推進できる。

これらは、メーカーがCTスキャンをNDTツールキットの不可欠な一部と見なす理由のほんの一部だ。堅牢な分析・可視化ソフトウェアと組み合わせることで、飛行クリティカルなコンポーネントの多数と、それらを製造するプロセスを検証できる。