Inline-Computertomographie

Die 3D-Röntgen-Computertomographie (3D-CT) ist ein etabliertes zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Untersuchung von Prototypen im Laborbereich. Die 3D-CT ermöglicht die komplette Erfassung eines Objekts mit all seinen innenliegenden Strukturen. Den Einsatz der 3D-CT im Rahmen einer Inline-Prüfung von Objekten bereits im Herstellungsprozess haben bisher jedoch lange Messzeiten, die zu kurze Lebenszeit von Röntgendetektoren im Dauereinsatz und die zeitaufwändigen Algorithmen zur Berechnung und Untersuchung der Volumendaten verhindert.

Röntgen-Computertomographie eines Kolbens
© Fraunhofer EZRT

Visualisierung des Prüfergebnisses am Beispiel einer automatischen Gussteilprüfung

Am Fraunhofer IIS in Fürth wurde nun gemeinsam mit der Firma MAHLE ein inline-fähiges CT-System für die prozessintegrierte Bauteilprüfung von Leichtmetall-Gussteilen, wie z. B. Kolben von Pkw-Motoren, realisiert, mit dem es mittels 3D-CT ein Objekt innerhalb von 30 Sekunden vollautomatisch geprüft werden kann. Hierzu wurden neben einem extrem strahlungsresistenten Detektor, der durch kurze Belichtungszeiten bis zu einer Millisekunde eine schnelle Datenaufnahme erlaubt, auch neuartige und hocheffiziente Algorithmen zur Kombination von Volumenberechnung und Bildauswertung entwickelt.

Die Vorteile der Inline-Computertomographie liegen in der Reduktion von Ausschussteilen, wodurch Produktionskosten gesenkt werden können sowie in der Vollautomatisierung der Prüfung, die im Produktionstakt erfolgen kann. Zudem ermöglicht das System eine automatische Rückkopplung in die Prozess-Parametrierung und eine verbesserte Prozessregelung durch die 3D-Bauteilcharakterisierung.

Die Inline-CT findet hauptsächlich Anwendung bei der automatischen Gussteilprüfung zur Detektion von Lunkern, Poren und Fremdeinschlüssen im Materialinnern. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Analyse offen- und geschlossen-poriger Schäume zur Ermittlung der Porenverteilung und Verteilung der Zellwanddicken. Auch die Charakterisierung von Faserverbundwerkstoffen kann durch Inline-CT-Verfahren unterstützt werden. Mittels CT-Verfahren können sowohl die Faserverteilung als auch die Ausrichtung der Fasern im Verbundmaterial sichtbar gemacht werden und der Faservolumenanteil kann bestimmt werden.