Individualisierte Qualitätssicherung mit Bildverarbeitung

Fraunhofer Vision auf der Control 2018

Individualisierte Qualitätssicherung mit Bildverarbeitung

Mit dem Verlangen unserer Gesellschaft nach immer stärker individualisierten Produkten steigt auch der Bedarf an einer wirtschaftlichen Prüfung von Kleinserien und der Durchführung individueller Prüfaufgaben.

Am Fraunhofer Vision-Stand auf der Control 2018 steht dieser Themenkomplex, ausgerichtet auf das aktuelle Wissenschaftsjahr des BMBF »Arbeitswelten der Zukunft«, im Mittelpunkt.

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Wissenschaftsjahr 2018
Arbeitswelten der Zukunft

Eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung

Das Wissenschaftsjahr 2018 widmet sich dem Thema »Arbeitswelten der Zukunft«. Durch die Digitalisierung, alternative Arbeitsmodelle und die Entwicklung künstlicher Intelligenz stehen Forschung und Zivilgesellschaft vor neuen Chancen und Herausforderungen: Wie werden die Menschen in Zukunft arbeiten? Wie machen sie sich fit dafür? Und welche Rolle spielen Wissenschaft und Forschung bei der Gestaltung eben dieser neuen Arbeitswelten? Das Wissenschaftsjahr 2018 zeigt, welchen Einfluss soziale und technische Innovationen auf die Arbeitswelten von morgen haben – und wie diese nicht nur den Arbeitsalltag verändern, sondern auch neue Maßstäbe im gesellschaftspolitischen Dialog setzen.

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www.wissenschaftsjahr.de

Arbeitswelten der Zukunft
© Bundesministerium für Bildung und Forschung

Unterstützung der Montage komplexer Baugruppen durch digitale Assistenz- und Prüfsysteme

Beim Fraunhofer IFF werden seit vielen Jahren Technologien zur Unterstützung von Fachkräften durch bildgestützte Assistenzsysteme erarbeitet. Digitale Assistenz- und Prüfsysteme können in zahlreichen Branchen wie Automobil-, Schienenfahrzeugbau und  Luftfahrzeugindustrie sowie deren Zulieferern zum Einsatz kommen.

Am Fraunhofer Vision-Stand werden die Vorteile der optischen Technologien beispielhaft anhand der Montage eines Schaltschranks demonstriert.

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Visuelle Assistenz und optische Prüfung in der Schaltschrankmontage

Die Montagetätigkeit von Baugruppen an Schaltschränken ist sehr verantwortungsvoll, weil falsche Konfigurationen zu Fehlfunktionen führen, die entweder im Verdrahtungsprozess oder sogar erst beim späteren Einsatz in einer technischen Anlage erkannt werden.

Am Fraunhofer Vision-Stand bei der Messe Control wird ein vom Fraunhofer IFF entwickeltes Assistenzsystem vorgestellt, das den Bediener beim manuellen Aufbau der Schaltschrank-Montageplatten unterstützt, Fehler vermeidet und die Nutzung aktueller Daten garantiert.

Besucher am Messestand sind dazu eingeladen, selbst Baugruppen an einem Schaltschrank zu montieren. Dabei werden sie durch das optische Assistenzsystem unterstützt und angeleitet.

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Aussteller: Fraunhofer IFF, Magdeburg

Weitere Themen und Exponate am Fraunhofer Vision Stand

Anhand zahlreicher weiterer Exponate werden Lösungen für die Oberflächeninspektion, die optische 3D-Mess- und Prüftechnik sowie zur Prüfung unterhalb der Oberfläche vorgestellt. Viele dieser Systeme sind inlinefähig und damit direkt in die Fertigung integrierbar. Einsatzmöglichkeiten finden sich in zahlreichen Branchen, wie Automobil und Zulieferer, Luftfahrt, Kunststoff, Guss, Metall, Glas, u.v.m.  


Oberflächeninspektion und optische 3D-Messtechnik

Systemlösungen und Softwarebausteine zur Inline-Qualitätssicherung und individualisierten optischen Qualitätssicherung

Die Individualisierung von Produkten und damit einhergehende kleine Losgrößen bis zur Stückzahl 1 erfordern zunehmend flexiblere Mess- und Prüfsysteme für eine wirtschaftliche Absicherung von Produktqualität und Fertigungsprozess. Das Fraunhofer IFF entwickelt dafür optische 2D-/3D-Messsysteme zur Inline-Qualitätsprüfung und Prozessregelung und wendet die Technologien ebenso für Assistenzsysteme in der variantenreichen Produktion an. Neben schlüsselfertigen Systemlösungen für Endanwender werden auch für Systemintegratoren verschiedene technologische Funktionsbausteine als Softwarebibliotheken für die Realisierung optischer Mess- und Prüflösungen angeboten.

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Aussteller: Fraunhofer IFF, Magdeburg

3D-Scandaten einer Kurbelwelle von OptoInspect3D Inline
© Fraunhofer IFF

3D-Scandaten einer Kurbelwelle

Automatisierte, schnelle und inlinefähige Auswertung von 3D-Messdaten

Mit der vom Fraunhofer IFF entwickelten und von scapos vertriebenen Softwarebibliothek OptoInspect3D Inline können 3D-Messdaten so schnell ausgewertet werden, dass jedes einzelne Bauteil tatsächlich »inline«, also innerhalb der Prozesskette, kontrolliert werden kann. Dabei können die einzelnen Funktionen mit Hilfe einer C-Schnittstelle flexibel kombiniert und an das jeweilige Problem angepasst werden: so kann dann das vermessene Bauteil beispielsweise mit einer CAD-Geometrie verglichen werden oder die Genauigkeit von Bohrlöchern kann überprüft werden.

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Aussteller: Fraunhofer IFF, Magdeburg und scapos AG, Sankt Augustin

Überprüfung der Nabenbohrung bei einem Automobilrad
© Fraunhofer IFF

Überprüfung der Nabenbohrung bei einem Automobilrad

HoloCut: 3D-Vermessung von Bauteilen

Digital-holographische Messsysteme können die 3D-Topographie von Bauteilen mikrometergenau in der Fertigungslinie erfassen. Mit »HoloCut« präsentiert Fraunhofer IPM nun erstmals einen digital-holographischen Messkopf, der sogar direkt in die Werkzeugmaschine integriert werden kann. Eventuelle Prozessfehler lassen sich so anhand der Oberflächenstruktur sofort erkennen und in den Fertigungsprozess zurückführen.

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Aussteller: Fraunhofer IPM, Freiburg

Digital-holographischer Messkopf »HoloCut«
© Fraunhofer IPM

Digital-holographischer Messkopf »HoloCut« zur berührungslosen Erfassung der 3D-Topographie von Oberflächen direkt in der Werkzeugmaschine

Inline-Detektion von Verschmutzungen und Defekten

Mit der bildgebenden Fluoreszenzanalyse lassen sich Oberflächenverschmutzungen etwa durch dünne Filme oder Partikel direkt in der Fertigungslinie ortsaufgelöst und in Echtzeit erfassen. Die beiden optischen Messsysteme »F-Scanner« und »F-Camera« von Fraunhofer IPM analysieren 100 Prozent der relevanten Objektoberfläche so schnell, dass sich die Prozesse anhand dieser Daten sogar regeln lassen.

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Aussteller: Fraunhofer IPM, Freiburg

Fluoreszenz-Messsystem F-Scanner
© Fraunhofer IPM

Bildgebendes Fluoreszenz-Messsystem F-Scanner zur Detektion von Verunreinigungen

Anlagenintegriertes System mit Funktionen zur Prozesseinrichtung, Pulvergasstrahlvermessung und Prozessüberwachung für das Laserauftragschweißen

Das Fraunhofer ILT stellt ein anlagenintegriertes System zur Prüfung, Qualifizierung und Justage der Kaustik von Pulvergasstrahldüsen für das Laserauftragschweißen vor. Mit diesem System können in der Anlage Pulvergasstrahldüsen zertifiziert und deren Pulvergasstrahl vollständig charakterisiert werden. Zusätzlich zur standardisierten und dokumentierten Prozesseinrichtung wird der Prozess visualisiert und überwacht.

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Aussteller: Fraunhofer ILT, Aachen

Hochgeschwindigkeitsauftragschweißprozess
© Fraunhofer ILT

Hochgeschwindigkeitsauftragschweißprozess

Optisches 3D-Messsystem für die Echtzeit-Qualitätskontrolle mittels GOBO-Projektion

Systeme für die industrielle Inline-Qualitätssicherung und -Prozessregelung sind ständig wachsenden Anforderungen ausgesetzt. Erforderlich sind 3D-Sensorprinzipien, die sich vor allem durch sehr kurze Aufnahmezeiten, sehr kleine Latenz und Irritationsfreiheit auszeichnen müssen. Am Fraunhofer IOF wurde daher auf Basis schneller Projektion und Detektion von Mustern bei einer Wellenlänge von 850 nm ein neuer 3D-Sensor entwickelt, der sowohl eine Echtzeit-Datenerfassung mit geringer Latenz (< 150 ms) als auch eine Echtzeit-Datenverarbeitung realisiert. Damit stehen unmittelbar nach der Bildaufnahme 3D-Messdaten zur Verfügung, mit denen je nach Anwendungsfall eine Geometriedatenauswertung, Lageanalyse oder Qualitätskontrolle in Form eines Soll-Ist-Vergleichs durchgeführt werden kann.

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Aussteller: Fraunhofer IOF, Jena

GOBO-Projektion: Live-Messung mit 36 Hz 3D-Rate
© Fraunhofer IOF

Live-Messung mit 36 Hz 3D-Rate

Schnelle und berührungslose Inline-Überwachung industrieller Prozesse mit Laser-Speckle-Photometrie

Das Fraunhofer IKTS stellt am Beispiel der Bestimmung der Porosität von Keramik das Verfahren der Laser-Speckle-Photometrie vor. Mit diesem System auf Basis der Laser-Speckle-Interferometrie lassen sich Oberflächeneigenschaften von Bauteilen analysieren und daraus Rückschlüsse auf Geometrie, Porosität oder Oberflächendefekte für fast alle Materialklassen ziehen. Einsatzmöglichkeiten finden sich z. B. bei der Inline-Prozessüberwachung von additiven Verfahren für Metall, Keramik oder Kunststoff sowie Beschichtungs- oder biotechnologischen Prozessen.

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Aussteller: Fraunhofer IKTS, Dresden

Aufbau des Demonstrators für die Laser-Speckle-Photometrie
© Fraunhofer IKTS

Aufbau des Demonstrators für die Laser-Speckle-Photometrie zur Inline-Prozessüberwachung.

Unzerstörbare Bauteilmarkierungen für die Metallverarbeitung

Das Fraunhofer IKTS stellt eine Komplettlösung zur unzerstörbaren Markierung von Metallbauteilen vor, die alle Arbeitsschritte vom Aufbringen bis zum Auslesen der Markierung umfasst. Kernelement des Verfahrens sind keramische Leuchtstoffe, die auf optische Anregung durch Licht mit ausgeprägter Lumineszenz reagieren. Diese Materialien sind sehr robust: Sie halten hohen Temperaturen stand, sind unempfindlich gegenüber chemischen Einflüssen und lassen sich verschiedenen Materialien beimischen. Damit ist es möglich, die Leuchtstoffe direkt in Tinten oder Pasten einzubringen und auf die Bauteile zu drucken, ohne die Werkstoffeigenschaften zu beeinflussen.

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Aussteller: Fraunhofer IKTS, Dresden

Keramische Produktmarkierung unter UV-Licht
© Fraunhofer IKTS

Keramische Produktmarkierung unter UV-Licht

Prozesskette für hyperspektrale Analysen

Das Fraunhofer IOSB zeigt bei der Control 2018 die vollständige Verarbeitungskette für die Nutzung hyperspektraler Daten von der Erfassung bis hin zur Verwendung der Daten bei der Schüttgutsortierung. Gezeigt wird die Miniaturausgabe einer Schüttgutanlage. Ausgestattet mit einer hyperspektralen NIR-Zeilenkamera (1200 nm bis 2200 nm) ermöglicht der Demonstrator Sortierungen auf Basis der spektralen Reflexionsinformation der zu prüfenden Produkte. Das System kann bei der Erkennung von Fremdkörpern in Lebensmitteln oder der Sortierung von Materialien (Kalzit, Diamanten oder Kunststoffgranulate) zum Einsatz kommen.

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Aussteller: Fraunhofer IOSB, Karlsruhe

Miniaturausgabe einer Schüttgutanlage
© Fraunhofer IOSB

Miniaturausgabe einer Schüttgutanlage

Inspektion spiegelnder Oberflächen mit Deflektometrie

Am Fraunhofer IOSB wird das Verfahren der Deflektometrie zur Prüfung ebener oder leicht gekrümmter spiegelnder Oberflächen eingesetzt. Damit können geprägte, polierte, lackierte oder glasierte Oberflächen aus Kunststoff, Metall und anderen Materialien untersucht werden und als Ergebnis stehen Informationen über Lage, Größe und Art von ästhetischen Defekten zur Verfügung. Mögliche Einsatzbereiche für das Verfahren finden sich in der Automobil- und Zulieferindustrie, der Metall- und Kunststoffverarbeitung oder Objektveredelung und ‑beschichtung.

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Aussteller: Fraunhofer IOSB, Karlsruhe

Darstellung Prinzip der Deflektometrie
© Fraunhofer IOSB

Prinzip der Deflektometrie

Robotergestützte Bahnplanung und Oberflächeninspektion

Das Fraunhofer ITWM stellt ein robotergestütztes Oberflächeninspektionssystem zur vollständigen Prüfung industrieller Bauteile vor, bei dem der Fokus auf der objektiven und vollständigen Erfassung und Bewertung der Oberfläche liegt. Das System verfügt über mehrere Schnittstellen für die Bildaufnahme, untersucht das Bauteil und leistet den Abgleich mit dem CAD-Modell sowie dessen Visualisierung. Darüber hinaus sind Algorithmen zur automatischen Berechnung von Scanpfaden enthalten. Die Visualisierung des CAD-Modells wird je nach Scanpfad des Roboters sukzessiv modifiziert, sodass die bereits geprüften Bauteilregionen sichtbar gekennzeichnet werden.

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Aussteller: Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern

Demonstrator der robotergestützten Oberflächeninspektion von industriellen Bauteilen
© Fraunhofer ITWM

Demonstrator der robotergestützten Oberflächeninspektion von industriellen Bauteilen

Hochdurchsatz-Mikroskopiesystem zur individuellen Oberflächenprüfung

Das Fraunhofer IPT hat ein Hochdurchsatz-Mikroskopiesystem zur automatisierten, individuellen Qualitätskontrolle entwickelt, mit dem insbesondere im Bereich der Halbleiter- und Elektronikindustrie großflächige Objekte in Sekundenschnelle mikroskopiert werden können. Eine Scripting-Schnittstelle ermöglicht es, schnell neue Prüfmerkmale und Prüfbereiche zu definieren und so individuelle Prüfalgorithmen auszuführen. Eine individuelle Bahn- und Bereichsplanung, auch bei mehreren Bauteilen auf einem Wafer, ist so einfach umzusetzen. Auch eine Integration in flexible Prozesse ist mit wenig Aufwand zu realisieren.

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Aussteller: Fraunhofer IPT, Aachen

Hochdurchsatz-Mikroskopiesystem zur automatisierten Qualitätskontrolle
© Panther Media/Topone

Hochdurchsatz-Mikroskopiesystem zur automatisierten Qualitätskontrolle

Messen und Prüfen unterhalb der Oberfläche

3D-SmartInspect-Technologie zur intelligenten Prüfung im Materialinneren

Das Fraunhofer IZFP stellt bei der Control 2018 mit der »3D-SmartInspect«-Technologie ein innovatives Hightech-Assistenzsystem vor, mit dem die Qualität großer und/oder sicherheitsrelevanter industrieller Strukturen wie Flugzeuge, Züge oder Energieanlagen zuverlässig in 3D geprüft werden kann. Gezeigt werden manuelle und automatisierte Anwendungsbeispiele.

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Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

3D-SmartInspect
© Tom Gundelwein

3D-SmartInspect

Schnelle und zerstörungsfreie Werkstoffprüfung mit Ultraschall

Das Fraunhofer IKTS entwickelt kundenspezifische Ultraschall-Prüfsysteme, Komponenten und Algorithmen, validiert Ultraschallverfahren und bietet Prüfdienstleistungen an. Auf der Control stellt das Fraunhofer IKTS die Neuentwicklungen der PCUS® pro-Gerätefamilie vor, die für die schnelle automatisierte und bei Bedarf robotergestützte Prüfung in der Metallverarbeitung sowie in den Bereichen Bahn- und Automobilbau, Kraftwerks- oder auch Windkrafttechnik optimiert ist.

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Aussteller: Fraunhofer IKTS, Dresden

zerstörungsfreie Ultraschall-Werkstoffprüfung mit PCUS® pro Array II
© Fraunhofer IKTS

PCUS® pro Array II

Polarisation und Multispektralsensorik für die industrielle Bildverarbeitung

Die Polarisation des Lichts wird in der industriellen Prüftechnik bislang kaum genutzt. Konventionelle Polarisationsbildgebungsverfahren sind meist nur sehr aufwändig durchzuführen und damit entsprechend kostspielig. Der Schwerpunkt der Arbeit am Fraunhofer IIS liegt daher seit vielen Jahren in der Entwicklung geeigneter Aufnahmeverfahren und anwendungsspezifischer Softwareimplementierungen, die sich je nach Einsatzort und Anwendungsfall unterscheiden und an der geforderten Stückzahl orientieren. Auf der Control werden hierzu aktuelle Technologien vorgestellt.

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Aussteller: Fraunhofer IIS, Erlangen

Falschfarbendarstellung zur Messung der Orientierung von Kohlefasern
© Fraunhofer IIS

Falschfarbendarstellung zur Messung der Orientierung von Kohlefasern mit Hilfe der Polarisation

Schichtdickenmessung im industriellen Umfeld

Das Fraunhofer ITWM stellt ein terahertz-basiertes Schichtdickenmessgerät vor, mit dem berührungslos und zerstörungsfrei Schichtdicken im industriellen Umfeld gemessen werden können. Schwerpunkt liegt auf der Dickenmessung einzelner Schichten innerhalb eines Mehrschichtsystems. Die Beschichtung kann hierbei auf beliebigem Material aufgetragen sein. Die Dickenmessung kann auch an feuchten, klebrigen und weichen Beschichtungen und an gekrümmten Oberflächen erfolgen.

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Aussteller: Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern

Terahertz-Wellen durchdringen elektrisch nicht leitfähige Materialien, sind gesundheitlich unbedenklich und lassen sich zerstörungsfrei sowie berührungslos anwenden.
© Fraunhofer ITWM

Terahertz-Wellen durchdringen elektrisch nicht leitfähige Materialien, sind gesundheitlich unbedenklich und lassen sich zerstörungsfrei sowie berührungslos anwenden.

Intelligente Algorithmen zur Verbesserung von Bildqualität und Messdauer bei CT-Messungen

Auf der Control stellt das Fraunhofer EZRT die Leistungsfähigkeit der Softwarebibliothek firefly [ezrt] vor. Diese beinhaltet Algorithmen zur Verbesserung und Beschleunigung von CT-Messungen. Das neue Modul zur Kalibrierung von CT-Anlagen ermöglicht es, trotz einer ungenaueren Positionierung gute CT-Ergebnisse zu erzielen. Des Weiteren werden die Möglichkeiten für schnelle Messungen mit wenigen Projektionen, für die Optimierung der Qualität von Messungen von Bauteilen mit stark unterschiedlich absorbierenden Materialien wie Kunststoff und Kupfer und für die Korrektur von Streustrahlungsartefakten vorgestellt.

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Aussteller: Fraunhofer EZRT, Fürth

Röntgenbild eines Zylinderkopfs - korrigiert und unkorrigiert
© Fraunhofer EZRT

Röntgenbild eines Zylinderkopfs: Links unkorrigiert, rechts korrigiert

XEye 5040: Röntgenaufnahmen mit 60 Megapixel Auflösung

Die von Forschenden am Fraunhofer EZRT entwickelte, strahlungsstabile Röntgenkamera XEye 5040 ist in der Lage, Röntgenbilder mit 60 Millionen Pixel aufzunehmen. Ein solch hoher Detailgrad ist erstmals möglich, weil die Röntgenkamera mit einer Pixelgröße von 50 Mikrometern betrieben wird und eine aktive Aufnahmefläche von 50 x 40 Quadratzentimetern hat. Durch diese Kombination aus großer Detektorfläche und gleichzeitig hoher Auflösung können neue Anwendungsgebiete für Röntgenprüfsysteme erschlossen werden.

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Aussteller: Fraunhofer EZRT, Fürth

neuester Ableger der XEye-Produktreihe XEye 5040
© Fraunhofer IIS

Der neueste Ableger der XEye-Produktreihe XEye 5040 zeichnet sich durch eine große Detektorfläche und gleichzeitig hohe Auflösung aus

Webbasiertes Datenmanagementsystem für industrielle CT - CloudCT

Das Fraunhofer EZRT hat für die industrielle Computertomographie das webbasierte Datenmanagementsystem »CloudCT« entwickelt, das zur Speicherung und Visualisierung verschiedenster Daten, die in Zusammenhang mit industrieller Computertomographie entstehen, dient. Neben einer hohen Bedienerfreundlichkeit bietet CloudCT dem Anwender große Flexibilität und steigert dadurch die Effizienz der industriellen CT.

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Aussteller: Fraunhofer EZRT, Deggendorf

PolyCT - Nachrüst-Kit für industrielle Computertomographen ermöglicht Messzeitersparnis um bis zu Faktor drei

Die XRAY-LAB GmbH und das Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT präsentieren mit dem PolyCT eine intuitiv nutzbare Messgeräterweiterung für industrielle Computertomographen. Diese ermöglicht bei CT-Untersuchungen von kleinen Bauteilen eine Messzeitersparnis bis zum Faktor drei. PolyCT ist mit allen am Markt gängigen CT-Systemen kompatibel und lässt sich schnell und einfach mit nur wenigen Handgriffen in Betrieb nehmen. Die Messvorrichtung wird anstelle der Probe direkt in ein bestehendes CT-Spannfutter eingespannt oder über eine Zentrier-Adaptervorrichtung auf einem flachen Drehteller fixiert. Die zu prüfenden Objekte werden in den universell verwendbaren Probenhalterungen fixiert.

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Aussteller: Fraunhofer EZRT, Fürth und  XRAY-LAB GmbH & Co. KG, Zaberfeld

PolyCT Nachrüst-Kit
© Fraunhofer EZRT

PolyCT Nachrüst-Kit für industrielle Computertomographen

Beteiligte Partner

Partnerfirmen

ZF Friedrichshafen AG, Werkzeug- und Prüfmittelbau, Schweinfurt (www.zf.com)

XRAY-LAB GmbH & Co. KG, Zaberfeld (www.xray-lab.com)

scapos AG, Sankt Augustin (www.scapos.com)