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XXL-CT eines Elektrofahrzeugs

NEUE BILDGEBENDE TECHNOLOGIE FÜR DIE PRODUKTE VON MORGEN

Hochenergie- oder XXL-Computertomographie

XXL-Computertomographie

Die Entwicklung komplexer Produkte ist ohne moderne 3D-Werkzeuge kaum vorstellbar. Das Wissen über die geometrische Ausprägung und den Zusammenhang von innen- und außenliegenden Strukturen ermöglicht entscheidende Optimierungen des Produkts im Entwicklungsprozess und darüber hinaus. Ob für Simulationsrechnungen im Crashversuch, zur Sicherstellung der Produktqualität oder auch bei der detaillierten Materialanalyse – 3D-Messdaten schließen die Lücke zwischen Theorie und Praxis!

Was bislang nur für begrenzte Objektgrößen mit einem Durchmesser unterhalb eines Meters möglich war, ist nun auch für riesige Objekte wie beispielsweise endmontierte Automobile, Frachtcontainer oder auch Flugzeugteile realisierbar. Die XXL-Computertomographie (XXL-CT) erschließt Industrie und Forschung die weltweit einzigartige Möglichkeit, großvolumige Objekte vollumfänglich dreidimensional zu erfassen. Der Einsatz hoher Röntgenenergien bis zu 9 Megaelektronenvolt ermöglicht neben einer hohen Durchdringungsfähigkeit eine besonders dichtetreue Abbildung von unterschiedlichsten Materialien bei einer räumlichen Auflösung im Submillimeter Bereich.

© Fraunhofer IIS/ Paul Pulkert
Das XXL-CT System besteht im Wesentlichen aus einem Linearbeschleuniger, einem präzisen Drehteller und einem vier Meter breiten Zeilendetektor.
Bei der XXL-CT fungiert ein Linearbeschleuniger als Röntgenquelle für die Erzeugung der Röntgenstrahlung. Dies ermöglicht selbst die Untersuchung sehr großer oder dichter Prüfobjekte.
Der vier Meter breite Zeilendetektor fängt die Reststrahlung ein, welche das Testobjekt passiert.
Der Drehteller des XXL-CT Systems bietet mit einem Durchmesser von 3 Metern genug Platz für riesige Objekte wie beispielsweise Fahrzeuge.

Was sind die Besonderheiten des XXL-CT Systems?

Das Funktionsprinzip des XXL-CT Systems beruht auf der zeilenweisen Erfassung des Objekts aus zahlreichen Betrachtungswinkeln. Hierzu wird das Objekt auf einem Schwerlastdrehteller platziert und mittels eines zwischen Strahlenquelle und Detektor projiziertem Röntgenstrahls Schicht für Schicht erfasst. Eine eigens für die Handhabung der komplexen Technologie entwickelte Prozesssteuerung und Datennachverarbeitung ermöglicht es, die oft mehrere hundert Stunden andauernde Messzeit und einige Terabyte an Messdaten betragenden Messungen besonders effizient durchzuführen. Zusammen mit den dafür optimierten Systemkomponenten bildet die XXL-CT Technologie einen neuen Industriestandard für die Untersuchung riesenhafter Objekte.

Für welche Anwendungen eignet sich die XXL-CT?

© Fraunhofer IIS
XXL-Computertomographie des gecrashten Fahrzeugs mit segmentierten Komponenten. Die unterschiedlichen Einfärbungen visualisieren die Abweichung von der Crashsimulation.
© Fraunhofer IIS/ Naturalis Biodiversity Center
XXL-CT eines T. Rex Schädels
  • Defekterkennung und Segmentierung:
    • Individuelle Bildverarbeitung zur Erfassung quantitativer Messgrößen in 2D und 3D (Defekterkennung, Segmentierung)
  • Defektanalyse:
    • Lunker, Poren, Risse oder Delaminationen ab einer Größe von ca. 0,2 mm
  • Geometrierückführung:
    • Soll-/Ist-Vergleiche mit Referenz CAD-Daten
    • Reverse Engineering zur Nachbildung von CAD-Daten
  • Materialanalyse:
    • Faser-, Porositäts- und Dichteverteilung
  • Qualitäts-und Montagekontrolle:
    • Korrektheit und Vollständigkeit der Montage von Bauteilen, Kabellage oder (Schweiß-/ Klebe-/Steck-) Verbindungen, Verlauf von Dichtungen
  • Crashanalyse:
    • Verformungsanalyse, Abgleich mit Simulationsmodellen
  • Sicherheitskontrolle:
    • Fremdkörper, illegales oder gefährliches Gut
  • Kulturgüter:
    • Digitalisierung / Archivierung zur Museumsdidaktik und Zustandsrekonstruktion

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Hochenergie System

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Das hochpräzise Manipulationssystem des Hochenergie Systems beherbergt zwei unterschiedliche Detektoren sowie eine zwei Meter im Hub verfahrbare Objektachse.

Besonders für kompakte und zugleich schwer durchstrahlbare Objekte, z. B. 3D-Druck-Erzeugnisse aus hochbelastbaren Werkstoffen, kann die CT-Messung in Kegelstrahlgeometrie erfolgen.

Dank der auf kompakte Objekte optimierten Messanordnung ist es möglich, die Messzeit erheblich zu minimieren. Das hochpräzise Manipulationssystem beherbergt zwei unterschiedliche Detektoren sowie eine zwei Meter im Hub verfahrbare Objektachse. Durch den Einsatz des sog. Helix-Scanverfahrens können somit selbst vier Meter hohe Objekte mit bis zu einem Meter Durchmesser vollumfänglich, schnell und exakt erfasst werden. Die hohe zeitliche Effizienz bei der Messung wird durch die Anwendung von Flachbilddetektoren möglich, die einen zweidimensionalen Ausschnitt des Objektes aufzeichnen, anstatt es zeilenartig erfassen zu müssen. Grundsätzlich bringt der Einsatz von Flachbilddetektoren aber nicht nur Vorteile mit sich: Die aufgrund der Messgeometrie entstehenden Störsignale, im rekonstruierten 3D-Volumen (Artefakte), erfordern einer Kompensation, die mittels eigens entwickelter Algorithmen erfolgt und so zu einer optimalen Bildqualität der CT-Daten führt.

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Das Hochenergie System eignet sich insbesondere für kompakte und zugleich schwer durchstrahlbare Objekte.