Inline-Computertomographie

Inline-CT-Anlage für große Bauteile

Bislang haben insbesondere die hohen Kosten, die aus langen Messzeiten resultieren, den Einsatz einer 3D-Untersuchung mit Computertomographie (CT) im Herstellungsprozess verhindert. Auch war zuverlässige Software zur automatischen Auswertung nicht verfügbar. Abhilfe schaffen Neuentwicklungen des Fraunhofer EZRT wie hocheffiziente Algorithmen zur Artefaktkorrektur, Volumenberechnung und Bildauswertung. Diese lassen nun die vollautomatische Prüfung eines Objekts innerhalb sehr kurzer Taktzeiten zu.

Systemeigenschaften

Am Fraunhofer-Standort Deggendorf wurde in Zusammenarbeit mit HEITEC PTS ein hochmodernes Inline-CT-System entwickelt, das mit seinen Eigenschaften einzigartig ist und das Monitoring vieler neuer Bauteilklassen mit Inline-CT ermöglicht:

  • Röntgenquellenleistung: Die Beschleunigungsspannung der im Inline-CT-System verbauten Röntgenquelle von 450 kV ermöglicht es, auch große Prüfobjekte wie Zylinderköpfe und Kurbelgehäuse schnell und zuverlässig zu tomographieren.
  • Vollautomatische Defekterkennung 3D-ADR: Die CT ermöglicht die Ermittlung des genauen Orts von Unregelmäßigkeiten im Prüfobjekt und deren Form. Unsere automatische Defekterkennung für 3D-Daten (3D-ADR) detektiert im Gegensatz zu anderen Verfahren insbesondere auch Unregelmäßigkeiten an Oberfläche bzw. nahe der Oberfläche und ist besonders robust gegenüber Pseudodetektionen aufgrund von Artefakten. Der Vorteil einer 3D-Auswertung ist, dass sowohl Mängel an Stellen, die während der Nachbearbeitung noch abgetragen werden, als auch kleinere Unregelmäßigkeiten, die weder die Stabilität noch die Funktion beeinträchtigen, als solche erkannt und nicht sofort als Ausschuss deklariert werden. So diagnostiziert die Software zuverlässig ausschließlich kritische Defekte. Zusätzlich können im 3D-Datensatz Form und Lage von geometrischen Strukturen vermessen werden, auch wenn man diese nicht durch taktile Systeme erreicht (wie z. B. Kühlkanäle).
  • Verbesserte Bildqualität bei kurzer Messzeit:
  • Mit dem Rekonstruktionsmodul firefly [flexpress] lässt sich die Aufnahmedauer für die Bauteilprüfung erheblich reduzieren. Abhängig von der Beschaffenheit des Prüfobjekts ist eine Zeitersparnis von 50 Prozent und mehr realisierbar. Das Verfahren benötigt deutlich weniger Projektionen um eine vergleichbare Rekonstruktionsqualität für ihre zerstörungsfreie Prüfanwendung zu berechnen.
  • Das Softwaremodul firefly [descatter] korrigiert den Streuanteil des Prüfkörpers und die detektorinterne Streustrahlung in den aufgenommenen Röntgenprojektionen – mit nur einer zusätzlichen Kalibriermessung.
  • Automatisierungskonzept: Das Inline-CT-System verfügt über ein neuartiges Automatisierungskonzept, das schnell, zuverlässig und sicher arbeitet. Zum Einsatz kommt hier ein Shuttle-System, welches das Be- und Entladen parallel zum Scan eines zweiten Bauteils ermöglicht, um Nebenzeiten zu minimieren und somit die maximal mögliche Scanzeit zu realisieren. Zusätzlich wurden hier bewährte industrielle Röntgenkomponenten verwendet und bewusst auf viele bewegliche Achsen verzichtet um einen 24/7-Betrieb in Produktionsumgebungen von Gießereien zu ermöglichen.

Demonstratorsystem am Standort Deggendorf

Mit dem Inline-CT-System am Fraunhofer-Standort Deggendorf sind die Fraunhofer-Forschenden in der Lage, in kurzer Zeit Machbarkeitsstudien durchzuführen und der Industrie die Technologie zugänglich zu machen. Die stetige Generierung von realitätsnahen Messdaten unterstützt zudem die Weiterentwicklungen der Algorithmik.

Beteiligte Partner

Am Forschungsprojekt sind neben dem Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT das Unternehmen HEITEC PTS GmbH sowie die BMB Gesellschaft für Materialprüfung beteiligt.