# Savonia-artikkeli: Mitä mikroCT-kuva kertoo?

> Uudessa hankkeessa kehitetään joukkoruokailun ruoanjakelua automatisoimalla osa ruoanjakeluketjusta digitaalisia ratkaisuja hyödyntämällä.

## Ainetta rikkomattomat tarkastukset (NDT)
Ainetta rikkomattomat tarkastukset (NDT-tarkastukset) ovat tärkeä osa valmistavan teollisuuden tuotekehitystä ja lopputuotteiden laadunvarmistusta. NDT-tarkastuksien avulla voidaan varmistua siitä, että valmistettu tuote täyttää kaikki sille asetetut vaatimukset. Vaatimuksia tuotteille asettaa erilaiset standardit, direktiivit, asetukset ja säännökset, kuten esimerkiksi painelaitedirektiivi tai ATEX eli räjähdysvaarallisten tilojen laitedirektiivi. 

Yleisiä ainetta rikkomattomia pintatarkastuksia ovat muun muassa tunkeumaneste-, magneettijauhe- ja pyörrevirtaustarkastukset. Volymetrisiä eli sisäistä rakennetta tutkivia tarkastuksia puolestaan tehdään yleisimmin käyttämällä ultraääntä tai radiografiaa.

## Röntgentomografia eli mikroCT
Röntgentomografia, eli mikroCT, on yksi radiografisista tarkastusmenetelmistä, jolla voidaan tarkastella sekä kappaleen ulkoista, että sisäistä rakennetta. MikroCT -kuvauksessa kappaleesta kuvataan useita projektiokuvia kappaleen pyöriessä pystyakselinsa ympäri, ja näistä projektiokuvista laskentaohjelmistot muodostavat leikekuvat koko kappaleen korkeudelta. 

Leikekuvien perusteella päästään tarkastelemaan kuvatun kappaleen sisäistä rakennetta, kuten esimerkiksi huokosia tai halkeamia. Laskentaohjelmistot pystyvät myös muodostamaan kuvauksien pohjalta kappaleen 3D-mallin, jota voidaan verrata tuotesuunnittelun 3D-malliin.

## 3D-tulosteiden laadunvarmistus
3D-tulostettujen kappaleiden ulkopinnan silmämääräinen tarkastus on useasti riittävä tulosteen laadunvarmistuksessa. Kappaleiden sisäinen rakenne puolestaan ei selviä ilman NDT-tarkastusta, jossa 3D-tulosteiden osalta on päästy hyödyntämään Itä-Suomen yliopiston mikroCT -laitteistoa Tomolab -hankkeessa. 

Kuvatuista kappaleista on pystytty tarkastelemaan esimerkiksi pursotusmenetelmällä tulostettujen kappaleisiin jääviä ”taskuja”, jauhepetimenetelmällä tulostettujen kappaleiden huokosia ja halkeamia. Itä-Suomen yliopiston uusi mikroCT -laite, Nikon XT H 225, kykenee läpivalaisemaan terästä 30 millimetrin paksuudelta ja alumiinia jopa 120 millimetriin asti.

## Kuvantamisen tarkkuus ja erottelukyky
Kun halutaan tarkastella muovi- tai metallikappaleiden sisäistä rakennetta, päästään nopeasti kysymykseen mikä on kuvantamisen tarkkuus. Tarkkuus määrää suoraan sen, miten pieniä virheitä mikroCT:ltä saaduista leikekuvista on mahdollista erottaa. 

MikroCT -kuvien tarkkuutta eli erottelukykyä kuvastaa kuvien pikselikoko, joka muodostuu kuvauksen aloittamisvaiheessa. Asetuksien lisäksi pikselikokoon vaikuttaa kappaleen etäisyys kuvauslaitteen säteilylähteestä. Esimerkiksi 20 millimetrin halkaisijan lieriön kuvauksessa päästään tällä hetkellä noin 13-15 mikrometrin pikselikokoon Itä-Suomen yliopiston laitteella. Jotta virheen kappaleen rakenteessa voi havaita, täytyy kyseisellä alueella olla riittävän monta pikseliä vierekkäin. Tämän johdosta erottelukyky on noin 5-8 kertaa kuvan pikselikokoa heikompi.

## Kuvausprosessi ja muuttujat
Pikselikoon lisäksi kuvan tarkkuuteen vaikuttaa moni muukin asia, kuten sirontaa aiheuttavat terävät kulmat tai muut vastaavat muutokset kappaleen geometriassa tai tiheydessä. 

Lopputuloksen laadukkuuden lisäksi kuvausasetuksilla vaikutetaan kuvauksen kestoon:
* Tyypillinen hyvälaatuisen kuvauksen kesto on noin 1,5-4 tuntia pienehköillä kappaleilla.
* Suuremmilla kappaleilla kuvaus kestää kauemmin.
* Kappaleen koolla on suora vaikutus saavutettuun tarkkuuteen, koska suuri kappale jää kauemmas säteilylähteestä.

MikroCT:llä voidaan tehdä myös nopeampia ns. pikakuvauksia, joista saadaan vähemmän tarkkuutta vaativia asioita selville. Pikakuvauksen perusteella voidaan sitten lähteä hakemaan tarkempia säätöjä kuvauksen asetuksille.

## Tomolab-hanke
Tomolab -hankkeessa Savonia-ammattikorkeakoulu tutkii yhdessä Itä-Suomen yliopiston kanssa röntgentomografian hyödyntämistä 3D-tulostuksessa, tuotekehityksessä, laadunvarmistuksessa sekä vaurioiden analysoinnissa.

**Kirjoittajat:**
* Ari Tanskanen, Savonia-ammattikorkeakoulu Oy
* Lauri Alonen, Savonia-ammattikorkeakoulu Oy