Złożony materiał.
Prosta analiza.

Rozwiązania ZEISS
do analiz metalograficznych
zeiss.pl/imt

Wspomagana sztuczną inteligencją segmentacja kołazębatego wytwarzanego metodą addytywną

Doskonalimy kompleksową analizę
z wykorzystaniem mikroskopii ZEISSIlość zadań w badaniach materiałowych stale rośnie
wraz z wymaganiami dotyczącymi wydajności. Części stają się
coraz bardziej złożone, a powłoki coraz cieńsze. W elektronice
trwa nieustająca miniaturyzacja. W konstrukcjach lekkich stosuje
się nowe materiały kompozytowe. Komponenty wytwarzane
przyrostowo stawiają szczególne wyzwania w zakresie
badania charakterystyki materiałów. Jednocześnie zmniejszają
się tolerancje błędów, co sprawia, że konieczne są bardziej
precyzyjne analizy. Laboratoria badań materiałowych muszą
dotrzymać kroku temu rozwojowi. A wszystko to pod corazwiększą presją czasu.
ZEISS oferuje niezrównaną gamę mikroskopów, oprogramowania
i usług, które pozwalają skutecznie rozwiązywać tego typu zadania
badawcze. Ponadto, dzięki wbudowanym algorytmom głębokiegouczenia wyniki są bardziej wiarygodne, dokładniejsze i dostępne
szybciej niż kiedykolwiek wcześniej.

Analiza materiałów w czasach dynamicznych zmian technologicznychMateriały kompozytowe

Specyficzne metale i stopy

Produkcja addytywna

Pojawia się coraz więcej materiałów

Coraz bardziej wyrafinowane zastoso-

Nowym możliwościom wytwarzania

kompozytowych, szczególnie w kon-wanie specjalnych metali lub stopów

przyrostowego towarzyszą nowe,

strukcjach lekkich. Połączenia ele-umożliwia znalezienie optymalnego

typowe dla nich defekty komponentów.

mentów wykonanych z różnych mate-kompromisu pomiędzy wytrzymałością

Rozwiązania mikroskopowe ZEISS

riałów są często obszarami krytycznymi.

i wagą każdego elementu. W tym kon-pomagają pracownikom laboratoriów

Dlatego należy je szczególnie dokładnietekście badania materiałowe mabadań materiałowych kontrolować

zbadać.

za zadanie analizę charakterystycznych

materiały drukowane 3D, analizowaćwłaściwości konkretnych materiałów.

defekty w komponentach wytwarza-

Zrównoważone materiały
Ze względu na trend zrównoważone-nych metodą przyrostową i określać ich
Miniaturyzacja układów

go rozwoju metale są coraz częściej

elektronicznych

poddawane recyklingowi, a materiały

W elektronice postępuje nieustanna

szkodliwe dla środowiska zastępowane

miniaturyzacja. Dzięki odpowiednim

są materiałami alternatywnymi. Mate-mikroskopom o wysokiej rozdzielczości

riałografia pomaga zapewnić integral-można szybko i niezawodnie kon-ność zrównoważonych materiałów.

trolować ich coraz drobniejsze struk-

przyczyny.

tury.
3

Bezbłędna i wydajna mikroskopia
Od próbki do wyniku

W badaniach materiałowych miarodajne wyniki mikroskopii

odpowiednie mikroskopy, dzięki którym cały proces analizy

są gwarantowane tylko wtedy, gdy wszystkie etapy procesu

jest niezawodny i wydajny: od ekstrakcji i przygotowania

analizy zostały przeprowadzone bez błędów. ZEISS dostarcza

próbki po akwizycję obrazu, przetwarzanie i jego analizę.

ProcesMikroskopy
przykładoweWycięcie próbki

Mocowanie próbki

Szlifowanie / polerowanie

Stemi 508

Axioscope 5

Mikroskop stereoskopowy
z zoomem 8:1

Mikroskopświetlny

Rozdzielczość: 1 µm

Rozdzielczość: 0,7 µm

Powierzchnia metalu przy powiększeniu 24x

Obraz w jasnym polu - widoczne
zadrapania, plamy, odkształcenia i pęknięcia
perforowanej próbki rozciąganej

Otrzymasz taki obraz

Obraz w polaryzacji do inspekcji procesu
trawienia

4

TrawienieMikroskopia (pobieranie, przetwarzanie i analiza obrazu)

Axio Imager 2

EVO

CrystalCT

Zautomatyzowany system mikroskopowy do analizy materiałów

Skaningowy mikroskop eletronowy
o wysokiej rozdzielczości
do identyfikacji pierwiastków

Mikroskop rentgenowski
do badań nieniszczących 3D

Rozdzielczość: 250 nm

Obraz w ciemnym polu powłoki Fosterit

Rozdzielczość: 2 nm

Automatyczna segmentacja obrazu
w oprogramowaniu ZEISS ZEN coreRozdzielczość 3D: 40 nm

Wizualizacja 3D struktury krystalicznej
tytanu5

Przykładowy zestaw mikroskopowy
dla laboratoriów materiałowych
Kompleksowość, rzetelność, wsparcie
01

6

Mikroskopy świetlne

Sprawdzanie

Powtarzalne

Rutynowe zadania

Duże

próbkianalizy próbek,w laboratorium badań

i ciężkie próbki

Mikroskopy

topografia

materiałowych

Mikroskop odwrócony

stereoskopowe

Zautomatyzowany

Mikroskop

ZEISS Axiovert 5/7

ZEISS Stemi 305/508

mikroskop cyfrowyze światłem odbitym

ZEISS Smartzoom 5

ZEISS Axioscope

Obrazowanie

Zautomatyzowana

wielkopowierzchniowe,

analiza materiałów

topografia

W pełni zmotoryzowany

Mikroskop stereoskopowy

system mikroskopowy

ZEISS Axio Zoom.V16

ZEISS Axio Imager Z2m

7

02

04

Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM)

Mikroskopia elektronowa

Obrazowanie wysokorozdzielcze

Skaningowe mikroskopy elektronowe -Skaningowy mikroskop elektronowy emisji

grupa produktów ZEISS EVO

polowej - grupa produktów ZEISS Sigma

Inne rozwiązania ZEISS do analizy materiałowej

Nieniszcząca inspeckja i pomiary 3D
Kabiny rentgenowskie - rodzina ZEISS BOSELLO
Tomografy przemysłowe - rodzina ZEISS METROTOM

8

03

Mikroskopia rentgenowska

Nieniszczące obrazowanie 3D
Mikroskop rentgenowski o wysokiej
rozdzielczości - ZEISS CrystalCT

Optyczne pomiary 3D deformacji(np. próba rozciągania)
System analiz 3D deformacji - ZEISS ARAMIS

9Twoje centrum kontroli wszystkich procesów
System ZEISS ZEN coreZEISS ZEN core to standardowe rozwiązanie do obrazowania,
segmentacji, analizy i przesyłania danych w laboratorium badań
materiałowych. Interfejs użytkownika można skonfigurować
w zależności od wykonywanego zadania więc nawet niedośwadczeni użytkownicy mogą łatwo i bezpiecznie obsługiwać to oprogramowanie.
Dzięki algorytmom szybkiego uczenia oprogramowanie ZEISS ZEN
core w dużym stopniu automatyzuje czasochłonne etapy pracyręcznej, takie jak np. segmentacja. Prosta korelacja mikroskopiiświetlnej, cyfrowej i elektronowej umożliwia głębsze zrozumienie
mikrostruktury i analizę uszkodzeń. Za pomocą ZEISS ZEN coremożna połączyć ze sobą laboratoria w kilku lokalizacjach i zagregować wyniki badań.

10Dzięki ZEISS ZEN core można połączyć w sieć różne typy
mikroskopów i różne lokalizacje.

11Różne mikroskopy – jedna skorelowana
ocena

ZEISS ZEN Connect

W wielu przypadkach wymagane jest analizowanie tej samej próbki zarówno za pomocą
mikroskopu optycznego, jak i elektronowego.
Różne poziomy powiększenia i kontrastu

Korelacja danych z mikroskopów

zapewniają głębsze zrozumienie próbki.

świetlnych, cyfrowych i elektronowychDzięki ZEISS ZEN Connect możesz efektywnie
nakładać na siebie wielomodalne dane obrazu
i szybko przełączać się z widoku ogólnegona szczegółowy o wysokiej rozdzielczości.
Wszystkie dane obrazu, w tym te od dostawców innych systemów, można wygodnie
dopasowywać, nakładać i wyświetlać
w kontekście za pomocą ZEISS ZEN Connect.

Dzięki ZEISS ZEN Connect można szybciej uzyskaćwięcej informacji, co daje większą pewność oceny
mikrostruktury.

Szybsze i dokładniejsze testowanie
Z wykorzystaniem algorytmów głębokiegouczenia się ZEISS ZEN core zapewnia
automatyczną analizę obrazu na potrzeby analizy cząstek i fazy. Techniki
szybkiego uczenia znacznie zmniejszają
pracochłonność tych analiz i są powtarzalne według tych samych wytrenowanych
wzorców, niezależnie od użytkownika
i lokalizacji.

Obraz mikroskopowy stopu aluminium jest automatycznie segmentowany przy użyciu algorytmmów głębokiego uczenia. Algorytm wiarygodnie identyfikuje poszczególne ziarna, oraz potrafi
rozdzielić obiekty, które się stykają lub nakładają (segmentacja instancji).

12• Material apps

• Developer toolkit

Moduł do analizy wielkości ziaren,

Programowanie własnych makr

analizy żeliwa, analizy wielofazowej,

w języku programowania Python,

ZEN core tool - pakiety

porównywania szeregów referen-

sterowanie ZEISS ZEN coreZEISS ZEN core ma modułową struk-

cyjnych i pomiarów grubości powłok

poprzez interfejs APIturę i można go indywidualnie rozbudowywać o potrzebne narzędzia.

• AI toolkit• Data storageZEISS oferuje między innymi następu-Zestaw aplikacji AI do segmenta-

Centralna baza danych obrazówjące dodatkowe pakiety:cji, klasyfikacji obiektów i obrazu,

oparta na SQL do inteligentnego

odszumianie, w tym interfejsy szko-zarządzania danymi ze zintegrowan-

lenioweym zarządzaniem użytkownikami
i dostępem

• 2D toolkit image analysis
Analiza obrazu 2D z wykorzystaniem• Connect Toolkit

automatycznych programów pomia-

ZEISS ZEN Connect umożliwia

rowych z uwzględnieniem zaawanso-

wyrównywanie, nakładanie i korelację

wanego przetwarzania

multimodalnych danych obrazowychz różnych typów mikroskopów.

Najnowsze modele głębokiegouczenia – lokalnie lub w chmurze
W zależności od analizowanej mikrostruktury, ZEISS ZEN core umożliwia segmentację przy użyciu klasycznego uczenia
maszynowego lub najnowszych technologii szybkiego uczenia. Modele szybkiego uczenia się można trenować lokalniew ZEISS ZEN core lub w bezpiecznymśrodowisku ZEISS cloud.
Możliwa jest zarówno segmentacja opartana pikselach, w której każdy piksel jest
przypisany do klasy, jak i segmentacja
oparta na obiektach, w której poszczególne obiekty są rozpoznawane i przypisywane do klas.
Wspierane przez sztuczną inteligencję automatyczne wyznaczanie krawędzi ziaren próbki ceramiki,stali austenitycznej, metalu ciężkiego i stopu miedzi. W tym przykładzie wystarczyło wytrenować
model głębokiego uczenia, aby wiarygodnie rozpoznawał granice ziaren wszystkich czterechmateriałów.

13Charakterystyka materiału w ZEISS ZEN core
Prosta ocena zgodna z normami

Zastosowanie

Wielkość ziarna

Wielofazowość

Rozkład wielkości ziaren

Oznaczanie frakcji fazowej

Ceramika techniczna, technologia medyczna

Tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem

Obraz, ocenawęglowym, przemysł lotniczy

InformacjeOkreślenie ilościowo struktury krystalo-

Ten moduł pozwala określić fazy

graficznej materiałów zgodnie

zarówno na podstawie ich wielkości,z międzynarodowymi standardami.

jak i procentu danej powierzchni.
Ważnym zastosowaniem jest badanie
porowatości.

Przykład: technologia produkcji akumulatorów: analiza wielkości ziaren cząstek
katodowych NCM
Jedyne marginalnie widoczne
granice ziaren cząstek katody
NCM można ujawnić za pomocą
mikroskopu elektronowego
ZEISS z detektorem Inlense-EsB.
Algorytm głębokiego uczenia
automatycznie i niezawodnie
segmentuje obraz mikroskopu.
Tak analizowany obraz można
wykorzystać np. do określenia
rozkładu wielkości cząstek.

14

Grubości warstw

ŻeliwoWtrącenia niemetaliczne

Automatyczne wykrywanie krawędzi

Rozmiar, kształt i rozmieszczenie cząstek
grafituIlość i wielkość tlenków, siarczków,
azotków i innych wtrąceń

Ogniwo słoneczne, energie odnawialneŻeliwo szare

Stal

Pomiar grubości powłok lub głębokości

W pełni zautomatyzowana analiza

Ten moduł umożliwia analizę wtrąceń

utwardzonych powierzchni w przekro-

kształtu i wielkości cząstek grafitu

niemetalicznych w stali w celu oceny jej

ju próbki. Ocena złożonych systemóww żeliwie i określanie procentowej

czystości. To zautomatyzowane

powłok automatycznie lub interakty-

zawartość cząstek grafitu w przeliczeniu

rozwiązanie obejmuje pobieranie

wnie.

na powierzchnię.

próbek, klasyfikację i ocenę wtrąceń,a także dokumentację i archiwizację
wyników.

Przykład: Analiza wielofazowa powłoki natryskowej
Powłoki natryskiwane termiczne poprawiają między
innymi odporność materiału
na korozję, ciepło lub zużycie.
Porowatość próbki przygotowanej metalograficznie można
łatwo określić za pomocą analizy wielofazowej. Wyznaczona
porowatość pozwala na wyciągnięcie wniosków na temat
struktury i twardości powłoki
natryskowej.

15

16

Poznaj naszego klienta:
firma GROB
Kompleksowa kontrolajakości produkcji elementów
stojanów typu hairpin

Obecnie stojany silników elektrycznych
samochodów osobowych coraz częściej
produkowane są w technologii tzw. hairpin.
Zaletami tej techniki, w porównaniu ze standardowym procesem nawijania, są zwartość
uzwojenia oraz fakt, że produkcję można
łatwiej zautomatyzować. GROB jest wiodącym producentem stojanów typu hairpin.
Aby zapewnić kontrolę jakość tych systemów, firma wykorzystuje różne systemy
inspekcyjne i pomiarowe ZEISS.
Stojan wytwarzany w firmie GROB

17

ZEISS Axio Imager Z2m

Zadania

Kontrola wejściowa drutu
miedzianego, kontrola jakości
punktów spawania

ZaletyDoskonale radzi sobie z szerokim zakresem zadań związanych
z zapewnieniem jakości

Próbka przygotowana do kontroli dostaw

Zalety i wyzwania technologii hairpin

wyprodukować hairpin, płaski drut miedziany jest formowany

Technologia hairpin zyskuje coraz większą popularność

w trójwymiarową geometrię za pomocą specjalnego sprzę-w przemyśle motoryzacyjnym w porównaniu ze stojanami

tu do gięcia. W jednym stojanie montuje się do 16 różnych

z nawiniętymi drutem, ponieważ wymagają mniej miejsca

geometrii. W kolejnym etapie wsuwa się te elementy na lami-

i mają wyższy współczynnik wypełnienia, co również ko-

nowany rdzeń i spawa laserowo sąsiadujące końce.

rzystnie wpływa na wydajność silnika elektrycznego. Przede
wszystkim jednak produkcję stojanów typu hairpin można

Mikroskopia ZEISSbardziej zautomatyzować, a przez to jest bardziej ekono-

Firma GROB wykorzystuje mikroskop ZEISS Axio Imager Z2m

miczna. Największym wyzwaniem procesu produkcji jest

w procesie utrzymania jakości swojej produkcji. Mikroskop

zapewnienie niezawodności. Miejsca zgięcia i punkty spawówsłuży do kontroli jakości dostaw drutu miedzianego, ponieważ

są najbardziej podatnymi na awarie miejscami w systemie

przede wszytkim od jego właściwości materiałowych zależy

i dlatego na nich skupia się kontrola jakości.

jego zachowanie przy zginaniu. Wada materiałowa możeprowadzić do zmiany wymiarów lub nieprawidłowego ust-

Etapy procesu w technologii hairpin

awienia punktów spawania i w rezultacie do awarii stojana.

W stojanach typu hairpin cewka składa się z elementów

GROB wykorzystuje również ZEISS Axio Imager Z2m do spra-

wykonanych z drutów zgiętych w kształt litery U, co przy-wdzenia dokładności wymiarowej drutu miedzianego

pomina spinkę do włosów i stąd nazwa tej technologii. Aby

i do pomiaru grubości izolacyjnej warstwy emalii.

18

Sprawdzanie zgrzein punktowych

Po zespawaniu elementów hairpin i innych części, następuję

stykową. Ostatnim krokiem kontroli jakości jest pełne

losowe sprawdzanie zgrzewów punktowych. GROB wyko-

skanowanie optyczne gotowego stojana za pomocą ZEISS

rzystuje w tym celu również ZEISS Axio Imager Z2m. Punkty

ATOS ScanBox.

spawania są punktami krytycznymi konstrukcji. Pojedynczy
wadliwy styk pogarsza działanie całego stojana i możeGROB dostrzega niezaprzeczalne korzyści z połączenia

prowadzić do awarii.

różnych produktów ZEISS jednen system kontroli jakości.
Ujednolicona i prosta filozofia obsługi ZEISS zmniejsza ilość

Kolejna technologia pomiarowa i kontrolna ZEISS

wymaganych szkoleń i przyspiesza przyuczenie do pracy.

Technika pomiarowa ZEISS jest wykorzystywana w wieluDzięki udostępnionemu raportowaniu z różnych urządzeń

obszarach zapewniania jakości w GROB. Oprócz mikroskopu

wyniki można łatwo połączyć w jeden spójny raport.

ZEISS Axio Imager Z2m, wyposażenie laboratorium obejmuje

W przypadku problemów, ZEISS jest jednym punktem kontak-

również współrzędnościową maszynę pomiarową

towym i może udzielić kompleksowego wsparcia dla systemu

ZEISS PRISMO i zautomatyzowaną kabinę ze skanerem 3D

oraz przejąć pełną odpowiedzialność za całość rozwiązania.

ZEISS ATOS ScanBox. Wynik zginania elementów hairpin
sprawdza się optycznie za pomocą maszyny ZEISS PRISMO
verity. Spoiny zmontowanego stojana są również testowane
za pomocą tej samej maszyny - ale tym razem głowicą

19

20

Poznaj naszego klienta:
Smith & Nephew
W pełnizautomatyzowana,
wspomagana sztuczną
inteligencją kontrolajakości powłok
implantów
Firma Smith & Nephew zajmuje siętechnologią medyczną i produkuje
sztuczne stawy biodrowe i kolanowe
w swoim zakładzie w Aarau w Szwajcarii.
Implanty umożliwiają pacjentom ponowne
poruszanie się bez bólu. To, jak dobrze
wrastają w kość, zależy od parametrów ich
powłoki. Aby zapewnić jej odpowiednią
jakość, Smith & Nephew korzysta z rozwiązań mikroskopii ZEISS.
Prostokątna płytka próbki jest powlekana
w procesie obróbki i później analizowana mikroskopowo.

21

ZEISS Axio Imager Z2m

Zadania

Grubość, porowatość, średnia
długość porów, chropowatość
powłoki tytanowej
i hydroksyapatytowej

ZaletyPowtarzalność, dokładność,oszczędność czasu 85%.

ZEISS ZEN core w pełni automatycznie ustala 343 pionowe linie
i oblicza na ich podstawie grubość powłoki.

Zastosowanie sztucznych stawów biodrowych i kolanowych

Najważniejsza jest powłoka

to wielki sukces współczesnej medycyny. RokowanieWażnym etapem procesu produkcyjnego jest powlekanie

w przypadku tych często wykonywanych operacji jest na ogół

półwyrobów stawowych warstwami tytanu i hydroksyapaty-

bardzo dobre i obiecuje znaczną ulgę w bólu oraz poprawę

tu – substancji zastępującej tkankę kości. Powłoka zapewnia

funkcji ruchowych. Dzięki wszczepionym stawom pacjenci nie

dobre wrastanie implantu i przedłuża jego trwałość. Nakłada

tylko odzyskują mobilność, ale także poprawę jakości życia.

się go metodą próżniowego natryskiwania plazmowego (VPS)
w najnowocześniejszych komorach próżniowych w tempe-

Produkcja implantów ze szwajcarską precyzją

raturach dochodzących do 20 000 stopni Celsjusza. Jakość

Ze sprzedażą przekraczającą 5 miliardów dolarów Smith &powłoki określa, jak stabilne będzie połączenie kości z im-

Nephew jest jedną z wiodących na świecie firm z branży tech-plantem. Smith & Nephew używa mikroskopu ZEISS Axio

nologii medycznych. Firma działa na całym świecie

Imager Z2m do sprawdzania zgodności ze specyfikacjami

a implanty stawu biodrowego i kolanowego są tylko częścią

tolerancji.

produkcji segmentu Ortopedia tej firmy i są wytwarzane
zgodnie z najwyższymi standardami jakości w szwajcarskiej

Oszczędź czas i zwiększ jakość

fabryce w Aarau.

Za pomocą ZEISS Axio Imager Z2m i oprogramowania
do analiz mikroskopii ZEISS ZEN core określa się wiele parametrów jakościowych powłoki: jej grubość, porowatość,22

Protezy powlekane są w komorze próżniowej w temperaturze do 20 000 stopni Celsjuszaśrednią długość porów i chropowatość – i robią to szczegól-

Porowatość rutynowo zgodnie z normą

nie szybko, wydajnie i niezawodnie dzięki sztucznej inteli-Ręczne oznaczanie porowatości jest bardzo czasochłonne

gencji. Wcześniej, aby określić grubość powłoki, na obrazie

i dlatego w Aarau było stosowane jedynie w wyjątkowych

mikroskopowym ręcznie rysowano 50 pionowych linii, a war-

przypadkach. W przypadku ZEISS Axio Imager Z2m i opro-tości ich długości były przenoszone do arkusza kalkulacyjnego

gramowania ZEISS ZEN core porowatość jest obecnie jednym

Excel, gdzie poddano je analizie. Dzięki oprogramowaniu

z parametrów rejestrowanych rutynowo.

ZEISS ZEN core grubość warstwy jest teraz określana w pełni

Algorytm głębokiego uczenia się umieszcza poziome linie

automatycznie i dokładniej. Zamiast 50 linii, sztuczna inteli-w pustych przestrzeniach i określa porowatość zgodnie

gencja stosuje 343 linie i podaje wynik bez interwencji opera-

z normą ASTM F1854. W razie potrzeby można również prze-tora. Tam, gdzie proces ręczny trwał prawie godzinę,prowadzić ocenę zgodnie z FDA 21 CFR, część 11.

w przypadku ZEISS ZEN core wynik jest teraz dostępny
w ciągu około 6 minut, co oznacza oszczędność czasu wyno-

Przyjazne dla użytkownika głębokie uczenie sięszącą 90%. Ponieważ wyeliminowano wpływ operatora,

W razie potrzeby algorytmy głębokiego uczenia są szkolone

wynik ten jest również znacznie bardziej powtarzalny.

przez firmę ZEISS. Dzięki ZEISS arivis Cloud dostępne jest
również rozwiązanie do samodzielnego uczenia modeli
segmentacji obrazu – w bardzo przyjazny dla użytkownika
sposób i bez wiedzy programistycznej.

23

24

Poznaj naszego klienta:
Laboratorium badań
materiałowych SPC
Analizy uszkodzeń
elementów stalowych

Co było przyczyną pęknięcia tego wałka z uzębieniem?

Wady pojawiające się w procesie odlewania lub formowania stali mogą prowadzić do korozji, porowatości lub pęknięć. Koszty wynikające z takich usterek
są często ogromne. Laboratorium SPC
w południowych Niemczech bada przyczyny uszkodzeń wyrobów stalowych.
Analitycy SPC korzystają z mikroskopu
cyfrowego, mikroskopu optycznego
i mikroskopu elektronowego firmy ZEISS,a także oprogramowania ZEISS ZEN core.

Laboratorium SPC ustaliło przyczynę za pomocą
rozwiązań mikroskopowych ZEISS25

ZEISS Smartzoom 5

ZEISS Axio Imager Z2m

Zadania

Lokalizacja i przybliżone określenie przyczyny uszkodzenia

Zadania

Szczegółowe ustalenie
przyczyny awarii

ZaletySzybkie wyniki dzięki zautomatyzowanym funkcjom i podpowiedziom dla użytkownika

ZaletyObrazy o wysokiej rozdzielczości
i dużym obszarze obrazu

Stal stała się częścią rewolucji przemysłowej i od tego czasu

Analiza uszkodzeń wałka z uzębieniem

jest podstawowym materiałem postępu technicznego.

Jednym z przykładów codziennej pracy SPC jest analiza wału

Niezależnie od tego, czy chodzi o przemysł motoryzacyjny,z uzębieniem wykonanego ze staliwa. Po odlaniu cała partiainżynierię mechaniczną, przemysł stoczniowy, lotniczy, elek-

wałków uległa wzdłużnym pęknięciom. Kupiec stali zlecił SPC

tryczny czy budowlany – stal jest wszechobecna i pozostaje

analizę szkód.

niezastąpiona.
„Na pierwszy rzut oka wyglądało to tak, jakby pęknięcie
Wysoki popyt i bardziej złożone wymagania

powstało w wyniku uszkodzenia powierzchni surowej części

Laboratoria badań materiałowych, takie jak SPC, mają bez-

podczas hartowania”, relacjonuje kierownik laboratoriumpośredni udział w rozwoju przemysłu stalowego. Wyzwa-

Thomas Schaupp, „stąd pęknięcie od zewnątrz do wewnątrz”.

nia stojące przed producentami stali i przetwórcami stali są

Jednak bliższe spojrzenie ujawniło ciemne przebarwienie

bardziej zróżnicowane niż kiedykolwiek. W obliczu wąskichna środku osi.

gardeł w dostawach stali rośnie zapotrzebowanie na narzędzia minimalizujące liczbę odrzutów w produkcji. Jednocześnie

Zlokalizowanie przyczyny uszkodzenia

wzrasta presja czasu związana z szybką identyfikacją przy-

Korzystając z mikroskopu cyfrowego ZEISS Smartzoom 5, firma

czyn usterek. Dzięki temu rozwiązania mikroskopowe

SPC szybko potwierdziła to odkrycie: obraz mikroskopowy

zapewniające szybkie i niezawodne wyniki dla każdego indy-wykazał utlenienie stali w tym obszarze. Przyczynę uszkodzenia

widualnego przypadku stają się coraz ważniejsze.

można było zatem wyraźnie zlokalizować w rdzeniu elementu.

26

ZEISS EVO 15

Zadania

Identylikacja zanieczyszczeń
chemicznych

ZaletyDodatkowe informacje na temat
optymalizacji jakościZEISS Smartzoom 5 szybko dostarczył pierwszych
cennych wskazówek co do przyczyny uszkodzenia

Rozpoznanie przyczyny wadyDostarczanie wiarygodnych wyników

W celu bardziej szczegółowej analizy mikrostruktury SPC pobrałLaboratorium SPC było także w stanie ustalić dla producenta

kolejną próbkę, zmielił ją i wytrawił kwasem. Pod szerokokątnym

stali, czy zanieczyszczenia mieszczą się w normie wymaganej

mikroskopem ZEISS Axio Imager Z2m o wysokiej rozdzielczości

przez klienta. Jednakże, gdy w środku osi wywiercono otwór,

w pobliżu osi centralnej znaleziono „segregację”, czyli zanie-

co spowodowało szczególne obciążenie materiału, nastąpiło

czyszczenie. Ponadto laboratorium wykryło niemetaliczne wtrące-pęknięcie. Według kierownika laboratorium producent kół

nia ciał obcych. To właśnie spowodowało, że stal stała się krucha.

zębatych powinien był ustalić bardziej rygorystyczne tolerancje
dla dostarczanej stali.

Oznaczanie zanieczyszczeń
Dzięki wykorzystaniu skaningowego mikroskopu elektronowego

Szybkie wyniki dzięki rozwiązaniom ZEISSZEISS EVO 15, eksperci z SPC byli w stanie określić także skład

Dla klientów SPC istotne są dwie kwestie: wiarygodność

chemiczny zanieczyszczeń. Mikroskopowa metoda spektroskopii

wyniku i możliwie najszybsza analiza. W przypadku wałka

dyspersyjnej energii (EDX) ujawniła: w stali stwierdzono wtrącenia

firma SPC była w stanie dostarczyć szczegółowy i powtarzalnyniemetaliczne o wysokim stężeniu manganu i siarki w pobliżu osi

wynik w ciągu kilku dni. Rozwiązania ZEISS odegrały w tym

centralnej wałka oraz segregacje siarki i fosforu.

decydującą rolę. Zastosowanie różnych mikroskopów – odmikroskopów cyfrowych po mikroskopy elektronowe – umożliwiło SPC skuteczne działanie krok po kroku. Na każdym etapiemożna było uzyskać dalsze informacje, aby precyzyjnie określić
przyczynę wady, opierając się na wcześniejszych wynikach.

27

ZEISS Smartzoom 5 ujawnił osłabiające
utleniania w rdzeniu komponentu

Pod mikroskopem szerokokątnym ZEISS Axio Imager Z2m
widoczne stały się zanieczyszczenia w złączach sieci krystalicznej

28

Za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego ZEISS EVO 15 firma SPC była w stanie określić również skład chemiczny zanieczyszczeń

Oprogramowanie dla większej efektywności
Korzystając z oprogramowania ZEISS ZEN core, firma SPC była
w stanie łatwo skorelować wyniki mikroskopii świetlnej i elektronowej oraz je przeanalizować. Sprzęt i oprogramowanie ZEISS są
optymalnie zharmonizowane. ZEISS ZEN core wspiera użytkowników za pomocą prostych wskazówek i licznych zautomatyzowanych funkcji podczas pozyskiwania, przetwarzania i oceny obrazu.
Zmniejsza to wpływ użytkownika na wyniki i poprawia powtarzalność.
Baza danych w chmurze
SPC korzysta z opartej na chmurze bazy danych ZEISS, aby
zapewnić swoim klientom kompletne, przejrzyste i wygodne wyniki analizy materiałów. „Wysyłanie plików PDF e-mailem nie jest
już na czasie” – mówi kierownik laboratorium Thomas Schaupp.
„W czasach cyfryzacji my i nasi klienci oczekujemy lepszych
rozwiązań”.

29Badanie struktury
krystalicznej metali
Mikroskop rentgenowski
ZEISS CrystalCTZEISS CrystalCT to pierwszy dostępny
na rynku system tomografii komputerowej,
który wizualizuje krystalograficzne
struktury ziaren. Przenosi badaniemateriałów polikrystalicznych, takich jak
metale, stopy metali i ceramika, na nowy
poziom. Jest to możliwe dzięki nowo
opracowanym metodom kontrastu
dyfrakcyjnego. Ponadto ZEISS CrystalCT
eliminuje ograniczenia wielkości próbek
i umożliwia szybką i nieniszczącą analizę
szerokiego zakresu typów próbek.

30

ZEISS CrystalCT

Zadania

Analiza kryształów i mikrostruktur metali i stopów

ZaletySzybkie badanie, duża objętość
próbki, unikalna technologia
wizualizacji struktury kryształu

Struktura krystaliczna stopu aluminiowo-miedzio-

Struktura krystaliczna tytanu, stosowanego m.in.

Struktura krystaliczna ultracienkiej zorientowanej

wego, stosowanego m.in. w budowie samolotów

jako materiał bazowy do implantów

próbki stali elektrotechnicznej, stosowanej np.

ze względu na niski ciężar właściwy

w silnikach elektrycznych, transformatorachlub generatorach

Kontrast fazowy sprawia,

Reprezentatywne dane do wirtual-że struktura​​
kryształu jest

nych testów materiałów

widoczna

Wirtualne testowanie materiałów

ZEISS CrystalCT wykorzystuje

ogromnie przyspiesza rozwój nowych

dwie różne techniki obrazowania:

materiałów. Aby stworzyć możliwie

sprawdzoną technikę tomografii wyko-

najbardziej realistycznie modele

rzystującą kontrasty absorpcyjne oraz

komputerowe, wymagana jest dużanową technikę, która wykorzystujeilość rzeczywistych danych testowych.

do obrazowania kontrasty dyfrakcyjne.

Konwencjonalne metody destrukcyjne

Dyfrakcyjna tomografia kontrastowa

charakteryzacji ziaren są bardzo czaso-(DCT) została opracowana przez firmę

chłonne i dostarczają jedynie niewielkiej

ZEISS we współpracy z Xnovo Tech-ilości danych. Z drugiej strony ZEISS

nology. Dzięki temu po raz pierwszy

CrystalCT rejestruje znacznie większe

w dostępnym na rynku tomografie kom-objętości próbek i dostarcza zilustro-

puterowym możliwe jest obrazowanie

wany danymi cyfrowy obraz trójwymia-

struktury ziarnistej metali, stopów

rowej struktury kryształu – w ułamku

i ceramiki w trzech wymiarach. Dyfrak-

sekundy. Nowy rodzaj dyfrakcyjnej

Innowacyjna tomografia dyfrakcyjno-kontrastowa

cyjna tomografia kontrastowa umożli-tomografii kontrastowej eliminuje ogra-

ZEISS CrystalCT znacznie zwiększa objętość próbki

wia również badania 4D in-situ w celu

niczenia objętości i umożliwia analizę

analizy wpływu różnych warunków

dużej liczby różnych typów próbek. To

w czasie.

sprawia, że ZEISS​​CrystalCT jest ideal-

1
Nieinwazyjny CrystalCTObjętość: >>(1000)3 µm3 i więcej
Woksele izotropowe: do 2 µm
Proporcje wokseli = 1
2
Nieinwazyjny DCTObjętość: >>(1000)3 µm3
Woksele izotropowe: do 2 µm
Proporcje wokseli = 1

1

3
PFIB + EBSDObjętość: >>(250)3 µm3Grubość wartwy: 0.2 - 5 µm
Proporcje wokseli ≥ 50
4Ga-FIB + EBSDObjętość: >>(100)3 µm3Grubość wartwy: 10 nm
Proporcje wokseli ≥ 1234możliwej do analizy

nym dostawcą danych do wirtualnych
testów materiałów.

31

Nieniszcząca kontrola
rentgenowska całych
komponentów
Przemysłowy
tomograf komputerowy
ZEISS METROTOM

Dzięki tomografowi komputerowemu
ZEISS można wykonywać nawet skomplikowane zadania pomiarowe i kontrolneza pomocą jednego skanu rentgenowskiego. Zastosowana precyzyjna mechanika
i procedura kalibracji gwarantują wysoką
dokładność systemu. Prowadnice liniowe
i stół obrotowy spełniają najwyższe wymagania w zakresie precyzji.

32

Kontrola 3D elementu z metali lekkich za pomocą ZEISS METROTOMZEISS METROTOM

Zadania

Badania nieniszczące strukturwewnętrznych

ZaletyNiezawodnie zastępuje wiele
czasochłonnych procedur kontrolnych jednym skanem 3D i zapewnia
pełny obraz cyfrowy

ZEISS METROTOM dostarcza informacji na temat geometri i struktur wewnętrznych

Mierz i analizuj całe komponenty

Pełna analiza danych CT w 3D

do projektu dane objętościowe z kilku

ZEISS METROTOM to przemysłowy to-Łatwe w obsłudze oprogramowanie

komponentów, przeprowadzić analizę

mograf komputerowy do pomiarów

do analizy rentgenowskiej ZEISS

trendów i porównać analizę z danymi

i badań nieniszczących kompletnych de-

INSPECT, odpowiednie także dla po-

CAD. Oznacza to, że jakość komponen-tali wykonanych z tworzyw sztucznychczątkujących, umożliwia pełną analizę

tu można precyzyjnie określić i udoku-

lub metali lekkich. Ukryte struktury,

danych CT w 3D. Można precyzyjnie

mentować – a wszystko to w jednym

które można było sprawdzić jedynie

analizować geometrię, struktury

programie.

za pomocą konwencjonalnej technologii

wewnętrzne oraz montaż. Nawet naj-pomiarowej po zniszczeniu komponen-mniejsze defekty można zwizualizować

tu warstwa po warstwie, teraz można

za pomocą poszczególnych obrazów

wizualizo- wać i analizować za pomocą

przekrojowych a potem automatycznie

ZEISS METROTOM w najprostszy możli-ocenić przy użyciu szerokiego zakresu

wy sposób.

kryteriów. Można także załadować

Przykład zastosowania:

wać parametry procesu odlewania by

Analiza części odlewanych

redukować odrzuty. Wiele czasochłon-

w celu optymalizacji procesu

nych inspekcji, które wcześniej były

Austriacka firma poligraficzna TCG

konieczne, zostało wyeliminowanych

UNITECH w procesie formowaniadzięki ZEISS METROTOM. Tomograf

wtryskowego wykorzystuje maszynę

komputerowy pozwala uniknąć badańZEISS METROTOM 1500. Tomo-niszczących. ZEISS METROTOM szybko

graf umieszczono w bezpośrednim

dostarcza kompleksowe wyniki za po-sąsiedztwie 20-stu produkcyjnychmocą jednego skanu 3D. TCG UNITECH

maszyn odlewniczych. Umożliwiło

wykorzystuje również maszynę do pro-to szybkie i niezawodne wykrywanie

jektowania odlewanych półfabrykatówwahań jakości. W przypadku wykry-

metodą inżynierii odwrotnej oraz

cia porowatości ZEISS METROTOM

przy wprowadzaniu nowych produkcji

wskazuje, czy jest to spowodowane

seryjnych. ZEISS METROTOM zapewniawtrąceniami powietrza, czy skurczem.

szybkie wyniki do weryfikacji u klienta,Dzięki tym ważnym informacjom pra-

przyspieszając w ten sposób wprowa-

cownicy mogą natychmiast dostoso-

dzenie do produkcji seryjnej.

33Analiza optyczna
prób rozciągania
Analizy deformacji 3Dza pomocą ZEISS ARAMISZEISS ARAMIS zapewnia głębsze
i dokładniejsze zrozumienie właściwości
materiałów podczas prób deformacji.
Korzystając z kamer o wysokiej
rozdzielczości lub kamer szybkich, głowica optyczna 3D pozwala na bezstykowe
wyznaczanie dokładnych współrzędnych
punktów powierzchni próbki w czasie.
Jednocześnie system raportuje zmierzone
wartości dotyczące odkształcenia,
przemieszczenia, prędkości i przyspieszenia. Wizualizacja rozkładu odkształceń
umożliwia szybką analizę wpływu sił
na powierzchnię materiału. Dane pozyskane z systemu ZEISS ARAMIS pozwalają
również określić właściwości materiału
i sprawdzić poprawność symulacji numerycznych.

34

Analiza deformacji za pomocą ZEISS ARAMIS pozwalana dokładne zrozumienie zachowania się badanegomateriału przy odkształceniu

ZEISS ARAMIS
System kamer 3D o wysokiej
rozdzielczości

Zadania

Badanie deformacjiczęści

ZaletyPełna analiza odkształcenia
w czasie, duża gęstość danych,łatwe przygotowanie próbki,zrozumiałe wykresy kolorów.

Kolorystyczna mapa odchyłek pozwala
na intuicyjne zrozumienie rozkładu
odkształceń podłużnych

Przykład zastosowania:

wykorzystanie danych dostarczonych

wać zachowanie próbki. Ze względu

Walidacja modeli numerycznych

z ZEISS ARAMIS do sprawdzenia nu-

na niewielki wysiłek przygotowawczypołączeń śrubowych

merycznych modeli zachowania mate-można efektywnie analizować dużąW analizie zastosowania śrub w prze-riałów. Dzięki graficznie zwizualizowa-

liczbę próbek.

myśle lotniczym przeprowadzono testy

nym danym o wysokiej rozdzielczości

połączeń śrubowych elementów CFRPmożna było precyzyjnie zlokalizować

w próbie rozciągania. Celem badań byłopiki odkształcenia i intuicyjnie zilustro-

Bezkontaktowy pomiar rozkładu

czarno-białym wzorem kolorystycz-

odkształceń za pomocą systemu

nym. Nie ma potrzeby tracić czasu

ZEISS ARAMISna podłączanie tensometrów, które

Pomiar niejednorodnego rozkładu

dostarczają tylko jednego punktu

odkształceń nie jest możliwy przy użyciu

danych. Dzięki bezkontaktowej zasadzie

konwencjonalnej techniki stykowego

pomiaru z technologią kamery ZEISS

pomiaru odkształceń. Głowica optyczna

ARAMIS oferuje ogromną elastyczność

systemu 3D ZEISS ARAMIS dostarcza

w zakresie materiału próbki, kształ-tysiące zmierzonych wartości odkształ-tu próbki i rozdzielczości pomiaru

ceń i wizualizuje rozkład odkształceń

czasowego.

na powierzchni próbki materiału
w postaci łatwych do zrozumienia

Synchronicznie analizuj rozkład

Rejestracja zachowania się próbki z otworem

kolorowych diagramów. Nawet zacho-odkształceń i temperatury

przy rozciąganiu z wykorzystaniem ZEISS ARAMIS

wanie odkształcenia na krótko przedŁącząc ZEISS ARAMIS z termograficzną

uszkodzeniem próbki materiału jest

kamerą na podczerwień, można ana-

wiarygodnie rejestrowane przez ZEISS

lizować rozkład odkształcenia i tem-

ARAMIS.

peratury w próbce oddzielnie, ale synchronicznie. Na przykład podczas próby

Pełen obraz — szybko i łatwo

rozciągania pozwala to określić, kiedy

Zmierz tysiące punktów danych do-

odkształcenie jest sprężyste (powodujetyczących odkształcenia bez kontaktu.

ochłodzenie), a kiedy plastyczne (pow-Oszczędzaj czas i pieniądze na przy-oduje nagrzewanie). Połączone dane

gotowaniu próbek. Próbki materiałówmożna również wykorzystać do wali-należy jedynie przygotować z losowym

dacji symulacji numerycznych.
35

Grupa ZEISS IQSZEISS Quality Excellence Centerul. Madalińskiego 3, 61-509 Poznań
Tel.: +48 61 894 78 93
ZEISS Quality Excellence Centerul. Strzelecka 72, 43-109 Tychy
Tel.: +48 32 720 93 54
ZEISS Quality Excellence Centerul. Łopuszańska 32, 02-220 Warszawa
Tel.: +48 22 205 55 25
Sprzedaż: info.metrology.pl@zeiss.com
Serwis: service.metrology.pl@zeiss.com
Usługi pomiarowe: pomiary.pl@zeiss.com
www.zeiss.pl/imt
www.zeiss.pl/centrumpomiarowe