一种能够评估零部件质量的传感技术可能会改变英国的工业。
在这项发表在《随机与复杂介质中的波浪》杂志上的研究中，布里斯托尔大学的研究人员推导出了一个公式，可以为给定部件的几何形状和材料微观结构提供设计边界。
目前还不存在商业上可行的传感技术和相关的成像算法来评估这些组件的质量。如果金属部件的增材制造(3D打印)能够满足行业的安全和质量标准，那么制造业将具有显着的商业优势。
关键的突破是超声波阵列传感器的使用，它本质上与医学成像中使用的传感器相同，例如，在子宫中创建婴儿的图像。然而，这些新的基于激光的版本将不需要传感器与材料接触。
该研究报告的作者、工程数学与技术学院院长Anthony Mulholland教授解释说:“有一种潜在的传感方法是使用基于激光的超声波阵列，我们正在使用数学建模来为该设备的设计提供信息，然后再进行现场部署。”
该团队建立了一个数学模型，该模型结合了超声波在层状(作为增材制造的)金属材料中传播的物理特性，该模型考虑了每个制造部件之间的可变性。
该数学公式由与超声激光器相关的设计参数和特定材料的性质组成。输出是测量传感器将产生多少信息，以使组件的机械完整性得到评估。然后可以改变输入参数以最大化该信息内容。
希望他们的发现将加速这一提出的解决方案的设计和部署，以应对这一制造机会。
Mullholland教授补充说:“然后，我们可以与行业合作伙伴一起开发一种方法，在制造阶段评估这些安全关键部件的机械完整性。
“这可能会带来全新的设计(通过充分利用3D打印)，更快、更具成本效益的生产过程，并为英国制造业带来显著的商业和经济优势。”
现在，该团队计划利用这些发现来帮助他们的实验合作者设计和建造基于激光的超声波阵列。
然后，这些传感器将通过机械臂部署在受控的增材制造环境中。他们将最大限度地利用传感器产生的数据中的信息内容，并创建定制的成像算法，以生成由其行业合作伙伴提供的组件内部的层析成像图像。然后将采用破坏性手段来评估生成的层析成像图像的质量。
Mullholland教授总结道:“在安全关键部件的制造中开放3D打印，例如在航空航天工业中发现的部件，将为英国工业提供显著的商业优势。
“缺乏评估这些部件机械完整性的方法是实现这一激动人心的机会的主要障碍。这项研究建立了一个数学模型，模拟了一种新型激光传感器的使用，可以为这一问题提供解决方案，这项研究将加速传感器的设计和部署。”
更多信息:Alistair S. Ferguson等，超声剪切波在局部各向异性非均质介质中传播的概率方法，波在随机和复杂介质(2024)。引文:提议的传感技术可以评估航空航天(2024年4月22日)等领域组件的质量，检索自2024年4月24日https://techxplore.com/news/2024-04-technology-quality-components-fields-aerospace.html。本文受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
