著者：フェリックス・リー、CEO Forgecise
公開日：2026年8月10日
カテゴリー：金属積層造形｜品質管理
Table of Contents
はじめに：金属3Dプリンティングにおける非破壊検査の重要性
非破壊検査（NDT）は、金属3Dプリンティングにおける重要な品質検査プロセスです。これにより、製造業者は部品を切断、損傷、破壊することなく検査を行うことができます。航空宇宙、医療、エネルギー、その他の高付加価値産業では、部品の使用承認前にNDTが必須となることがよくあります。
金属積層造形は、従来の方法では検査が困難な複雑な形状を作り出すことができます。しかし、造形中に材料内部または表面に欠陥が生じる可能性があります。一般的な問題としては、溶融不足、ガス孔、亀裂、介在物、表面亀裂、層間欠陥、ピンホールなどが挙げられます。
金属3Dプリント部品に使用される重要な非破壊検査（NDT）方法は以下の2つです。
- 放射線検査（RT）： 部品内部の欠陥を検出します。
- 浸透探傷試験（PT）： ひび割れやピンホールなどの表面開口部欠陥を検出します。
放射線透過検査（RT）と浸透探傷検査（PT）は、部品の異なる部分を検査します。これらを併用することで、金属積層造形部品の安全性と品質を検証する包括的な検査システムが構築されます。
金属3Dプリンティングに非破壊検査が必要な理由
金属3Dプリンティングは、部品を層状に積み重ねて造形する。このプロセスは設計の自由度を高める一方で、製造上の課題も生み出す可能性がある。
内部欠陥には以下のようなものがあります。
- 融合不全（LOF）
- ガス多孔度
- 鍵穴状の毛穴
- 内部亀裂
- 含まれるもの
- 不要な空隙
表面欠陥には以下のようなものがあります。
- サポート除去時の亀裂
- レイヤーマーク
- 表面のピンホール
- 機械加工またはブラスト処理後の小さな亀裂
これらの欠陥は、強度、疲労寿命、信頼性を低下させる可能性があります。特に航空宇宙部品などの重要部品においては、使用前に欠陥を発見することが不可欠です。
金属積層造形で使用される主な非破壊検査法は以下のとおりです。
- 超音波探傷試験（UT）
- 磁粉探傷試験（MT）
- 浸透探傷試験（PT）
- 放射線検査（RT）
- 渦電流探傷試験（ET）
それぞれの検査方法は、検出できる欠陥の種類が異なります。信頼性の高い検査計画では、通常、単一の技術に頼るのではなく、複数の方法を組み合わせて実施します。
内部欠陥検出のための放射線検査（RT）
RTの仕組み
放射線検査は、X線またはガンマ線を使用して部品の内部を検査する。
放射線が金属部品を通過する際、材質の厚さや密度によって吸収されるエネルギー量が異なります。残った放射線がフィルムやデジタル検出器上に画像を形成します。
この画像は材料内部の差異を示しており、検査員が内部欠陥を特定できるようにする。
RTは特に以下の検出に役立ちます。
- ガス孔
- 融合の欠如
- 内部亀裂
- 含まれるもの
- 内部空洞
- 多孔度分布
RTは永続的な検査記録を作成するため、品質文書化やトレーサビリティに役立ちます。
金属積層造形におけるRTアプリケーション
RTは、重要な欠陥の多くが表面下に存在するため、金属3Dプリント部品に広く用いられている。
一般的な検査対象は以下のとおりです。
融合不全（LOF）
LOFは、プリント層またはスキャントラックが完全に接合されない場合に発生します。この欠陥は、機械的強度と疲労性能を低下させる可能性があります。
ガスとキーホール多孔性
これらの欠陥は、印刷時の不安定な溶融状態によって生じる小さな内部の穴として現れます。
ひび割れ
亀裂は、熱応力、材料特性、または不適切なプロセスパラメータによって発生する可能性があります。
介在物と空隙
印刷された構造内部に不要な粒子や空隙があると、部品の信頼性に影響を与える可能性があります。
航空宇宙および医療機器の部品においては、たとえ小さな欠陥であっても長期的な性能に影響を与える可能性があるため、内部欠陥検査が重要である。
RTの利点と限界
放射線透過検査（RT）は、欠陥の形状、サイズ、位置に関する明確な情報を提供する。溶接部、鋳造品、複雑な工業部品の検査において広く採用されている。
主な利点は以下のとおりです。
- 欠陥の鮮明な画像
- 永久検査記録
- 業界で広く受け入れられている
- 複雑な部品を検査する能力
しかし、RTにも限界がある。
欠陥方向感度
放射線治療は、気孔などの体積欠陥に対して非常に効果的です。しかし、亀裂や融合不良などの平面欠陥は、その方向が放射線の照射経路に適していない場合、検出が困難になることがあります。
重要な部品については、複数の角度からの検査が必要となる場合があります。
放射線安全
X線およびガンマ線検査には、管理された区域、訓練を受けた作業員、および厳格な安全手順が必要です。
厚さと材料の制限
非常に厚い部品や粗粒材料の場合、検査品質が低下する可能性があります。装置の選定は、材料の種類と部品の厚さによって異なります。
金属3Dプリンティング向け工業用CT検査
CTが従来の放射線治療と異なる理由
工業用コンピュータ断層撮影（CT）は、放射線検査の高度な形態である。
従来の放射線画像診断（RT）では二次元画像が生成されますが、CTスキャンでは様々な角度から撮影した多数のX線画像を用いて、対象部位の三次元モデルを作成します。
CTで測定できるもの：
- 欠陥サイズ
- 欠陥箇所
- 多孔度レベル
- 壁厚
- 内部チャネル
- 複雑な幾何学
このため、CTは複雑な内部構造を持つ金属積層造形部品の製造に特に有用である。
金属積層造形におけるCTの応用
多くの3Dプリント部品には、従来の検査方法では容易に確認できない内部構造が含まれている。
例としては以下のようなものがあります。
- 航空宇宙用燃料ノズル
- 熱交換器
- 医療用インプラント
- 内部冷却チャネル
- 軽量格子構造
CTスキャンは、部品を破壊することなくこれらの領域を検査できるため、非常に有用です。
従来の放射線治療と比較して、CTは3次元の欠陥データを作成するため、より詳細な情報を提供する。
CT検査は、以下のようなものとも関連付けられるようになってきています。
- 自動画像解析
- AIの欠陥認識
- デジタル品質記録
- デジタルツインシステム
複雑な金属積層造形部品においては、CTスキャンは重要な検査技術となっている。
表面欠陥に対する浸透探傷試験（PT）
PTの仕組み
浸透探傷試験は、表面に露出している欠陥を検出します。
この方法は、可視光または蛍光染料を含む液体を使用する。浸透液を表面に塗布すると、毛細管現象によって小さな開口部に入り込む。
余分な浸透液を取り除いた後、現像液を塗布します。現像液は、閉じ込められていた液体を表面に引き上げ、目に見える兆候を作り出します。
基本的なPTプロセスには以下が含まれます。
- 表面洗浄
- 浸透剤の塗布
- 侵入を待つ
- 余分な浸透剤の除去
- 開発者を応募する
- 兆候を検査する
蛍光浸透探傷試験は紫外線を使用し、非常に小さな表面欠陥を検出できます。
金属3DプリンティングにおけるPT（プラズマ処理）の応用
PTは主に、製造後および後処理後の表面開口欠陥を検査するために使用されます。
一般的な検査段階は以下のとおりです。
- サポート除去後
- サンドブラスト後
- 加工後
- 表面仕上げ後
PTは以下を検出できます：
- 表面のひび割れ
- ピンホール
- 表面開口部
- 表面に付着した小さな欠陥
PTは、以下のような多くの非多孔質材料と相性が良いです。
- チタン合金
- アルミニウム合金
- ステンレス鋼
- 高温合金
これは、磁粉探傷試験（MT）では容易に検査できない材料、例えば以下のような材料に特に有効です。
- チタン
- アルミニウム
- オーステナイト系ステンレス鋼
例えば、ステンレス鋼部品は、ブラスト処理後にPT検査を行い、運転中に疲労問題に発展する前に、表面の小さな亀裂を発見することがよくあります。
理学療法の利点と限界
理学療法の利点
PTにはいくつかの利点があります。
- 簡単な操作
- 検査費用が低い
- 携帯機器
- 表面の亀裂に対する高い感度
- 非磁性材料に適しています
PTの限界
PTにも明確な限界がある。
- 表面開口欠陥のみを検出します。
- 内部欠陥を検査することはできません。
- 表面は清潔でなければならない。
- 油、コーティング、または汚染物質が欠陥開口部を塞ぐ可能性があります。
- 表面が粗いと、バックグラウンド信号が発生する可能性がある。
- 多孔質材料は適していません。
- 結果は、作業者の技能と検査条件によって異なります。
PT（圧力試験）は適切な清掃、タイミング、観察に依存するため、検査手順は慎重に管理されなければならない。
RTとPT：異なる欠陥に対する異なる治療法
RTとPTは相互補完的な検査方法である。
| 検査方法 | 主な検出エリア | 典型的な欠陥 |
|---|---|---|
| RT | 内部構造 | 多孔性、LOF、介在物、内部亀裂 |
| PT | 表面開口部 | 表面のひび割れ、ピンホール、表面の欠陥 |
RTの回答：
「部品内部では何が起こっているのか？」
PTの回答：
「表面にひび割れや開口部はありますか？」
両方の方法を用いることで、部品の品質をより包括的に理解することができる。
RT、PT、UT、MT、ETを組み合わせる
包括的な非破壊検査計画には、複数の検査技術が含まれる場合があります。
超音波探傷試験（UT）
用途：
- 内部平面欠陥
- 厚さ測定
磁粉探傷試験（MT）
用途：
- 磁性材料の表面および表面近傍の欠陥
渦電流探傷試験（ET）
用途：
- 導電性材料
- 表面および表面近傍の検査
適切な検査の組み合わせは、以下の要素によって異なります。
- 材料
- 部品設計
- 予想される欠陥
- 業界の要件
金属積層造形における推奨非破壊検査ワークフロー
非破壊検査は製造工程全体を通して実施されるべきである。
推奨されるワークフローは以下のとおりです。
ステップ1：表面処理後のPT
後：
- サポートの削除
- サンドブラスト
- 表面洗浄
表面のひび割れを確認するためにPT検査を実施する。
ステップ2：熱処理後のCTまたはRT
後：
- ストレス解消
- ホットアイソスタティックプレス（HIP）
内部品質を評価するために、CTまたはRTを実施する。
HIPは内部の毛穴をある程度縮小させる可能性があるため、HIP後のCT検査は最終的な状態を確認するのに役立ちます。
ステップ3：追加検証
UTは必要に応じて以下の用途に使用してください。
- 厚さチェック
- 平面欠陥の評価
必要に応じて、終了後に最終PTを実施する。
非破壊検査の規格と認証要件
非破壊検査は、認められた基準に従わなければならない。
RT関連の一般的な規格には以下が含まれます。
- ISO 17636
- ASTM E446
- ASTM E186
- GB/T 3323
- CTアプリケーション向けASTM E1441
一般的な理学療法関連の基準には以下が含まれます。
- ISO 3452
- ASTM E1417
- GB/T 18851
検査合格基準は以下に依存します。
- 部品分類
- 顧客要件
- 業界標準
航空宇宙部品においては、亀裂や溶融不良などの欠陥は許容されない場合がある。
非破壊検査担当者は、ISO 9712などの適切な資格、または同等の資格を有している必要があります。
検査機器は校正する必要があり、報告書には以下の内容を含める必要があります。
- 検査方法
- 検査レベル
- 欠陥箇所
- 欠陥サイズ
- 最終承認決定
トレーサビリティを確保するため、すべての検査記録は部品番号と関連付けられるべきである。
非破壊検査の未来：CT、AI、デジタル品質データ
金属積層造形における検査は、よりデジタル化された手法へと移行しつつある。
工業用CTとAIベースの画像解析を組み合わせることで、以下のことが可能になります。
- 欠陥をより迅速に特定する
- 大量の検査データを分析する
- 生産品質監視をサポートする
CTデータはデジタルツインシステムの一部となり、製造情報と検査結果を結びつけることも可能だ。
これにより、メーカーは複雑な金属3Dプリント部品の品質実績をより強固なものにすることができる。
結論
非破壊検査（NDT）は、金属3Dプリンティングの品質管理において不可欠な要素である。
放射線治療とCT検査は、以下のような体内の問題を検出するのに役立ちます。
- 融合の欠如
- 気孔率
- 内部亀裂
- 含まれるもの
PTは、以下のような表面の問題を検出するのに役立ちます。
- 表面のひび割れ
- ピンホール
- 開放欠陥
重要な部品、特に航空宇宙部品については、内部検査と表面検査を同時に実施する必要がある。
優れた非破壊検査（NDT）プロセスは、適切な方法、資格を持った人員、校正済みの機器、そして完全な検査記録を組み合わせたものです。このアプローチにより、製造業者はより安全で信頼性の高い金属積層造形部品を製造することができます。
よくある質問
金属3Dプリンティングにおける非破壊検査（NDT）とは何ですか？
金属3Dプリンティングにおける非破壊検査（NDT）とは、プリントされた部品を損傷することなく欠陥を発見するために用いられる検査方法の総称です。放射線透過検査（RT）とCTスキャンは内部欠陥を検査し、浸透探傷検査（PT）は表面開口欠陥を検査します。
非破壊検査（NDT）は、高価な部品をそのまま使用できる状態で、部品の品質を評価することを可能にする。航空宇宙、医療、エネルギー分野など幅広い分野で活用されている。
RT（放射線透過法）は、金属3Dプリンティングにおいてどのような欠陥を検出できるのか？
RTは、溶融不足、ガス孔、キーホール孔、亀裂、介在物、内部空隙などの内部欠陥を検出できます。
RTは、部品の外側から欠陥が見えない場合に特に有効です。
RT検査とPT検査の違いは何ですか？
放射線透過検査（RT）は、X線またはガンマ線を用いて材料内部の欠陥を検出する。浸透探傷検査（PT）は、液体浸透剤を用いて表面に開口する欠陥を検出する。
これら2つの方法は検査する領域が異なるため、しばしば併用される。
チタンやアルミニウム部品にPT処理が用いられるのはなぜですか？
チタンとアルミニウムは磁粉探傷試験に適さないため、PT（浸透探傷試験）が用いられる。
PT法は、非磁性金属の表面亀裂を検出するための信頼性の高い方法を提供する。
工業用CTは従来のX線検査よりも優れているのか？
工業用CTは、3次元画像を生成し、欠陥の大きさや位置を測定できるため、より多くの情報を提供する。
従来の放射線治療は依然として有用であるが、複雑な内部構造の検査にはCTの方が優れている。
金属3Dプリンティングにおいて、非破壊検査（NDT）はいつ実施すべきでしょうか？
非破壊検査（NDT）は、製造後だけでなく、製造工程中に計画されるべきである。PT検査は表面処理後によく用いられる一方、CT検査やRT検査は熱処理やHIP処理後に一般的に実施される。
このプロセスは、表面品質と内部品質の両方を検証するのに役立ちます。
RT検査およびPT検査には、どのような規格が使用されますか？
一般的な規格としては、放射線透過試験（RT）関連の検査にはISO 17636とASTM E1441、浸透探傷試験（PT）の検査にはISO 3452とASTM E1417がある。
認められた基準に従うことは、信頼性が高く追跡可能な検査結果を維持するのに役立ちます。
航空宇宙部品にとって、非破壊検査（NDT）報告書が重要なのはなぜですか？
非破壊検査報告書は、部品が検査要件を満たしていることを証明するものであり、品質トレーサビリティを支えるものである。
彼らは、将来のレビューのために、検査方法、欠陥情報、および合否判定を記録します。
著者： フェリックス・リー
CEO Forgecise
公開日：2026年8月10日