Industrielle Computertomographie

Wie funktioniert die industrielle Computertomographie?

Die Industrielle Computertomographie ist von der medizinischen CT abgeleitet. Sie ist jedoch deutlich günstiger umsetzbar, da sie konstruktiv weniger aufwendig ist.

Im Kern sind medizinische und industrielle CT aber sehr ähnlich. Tomografie bedeutet „Zeichnen aus Schnitten (tomos= gr. Schnitt, grafiem = schreiben/zeichnen)“.

Der Körper wird in kleinen Schritten durchleuchtet und die aufgezeichneten Schnitte anschließend wieder in einer Grafik aufgebaut.

Im Gegensatz zur medizinischen Computertomografie kann bei der industriellen CT Messtechnik das Objekt gedreht werden. Das senkt den konstruktiven Aufwand erheblich und macht in preisgünstiger gegenüber den CT in Krankenhäusern oder Kliniken.

Außerdem kann die industrielle Computertomografie mit wesentlich höheren Röntgendosen arbeiten, da auf organische Schäden am zu durchleuchtenden Objekt keine Rücksicht genommen werden muss.

Das Ergebnis der Computertomographie in der Industrie ist ein hochpräzises, zerlegbares 3D-Modell des gescannten Objekts.

Sie haben bei der CT Messtechnik die Wahl von unterschiedlichen Bauformen und Baugrößen.

• Zweidimensionale CT
• Dreidimensionale CT
• Helix CT

Das zweidimensionale CT entspricht am ehesten der herkömmlichen Röntgen aus der Medizin. Das Objekt wird nicht gedreht.

Dieses Verfahren ist sehr schnell, da nur ein Bild erstellt wird. Ein häufiger Anwendungsfall für die zweidimensionale CT ist die Prüfung von fertigen Bauteilen, um Schadstellen zu lokalisieren.

Die dreidimensionale CT erzeugt das Abbild des Objekts mit einem einzigen Strahlgang. Das Objekt wird gedreht und dabei Schicht für Schicht in 2-D Grafiken zerlegt.

Diese lassen sich anschließend wieder in ein 3D-Modell zusammenfügen. Dieses Verfahren ist sehr genau und liefert detaillierte Informationen. Jedoch sind diese Anlagen sehr teuer.

Die Helix CT ist der dreidimensionalen CT ähnlich. Jedoch wird bei diesem Verfahren das Objekt nicht nur in einer Achse bewegt, sondern beim Drehen gleichzeitig entlang seiner Längsachse verschoben.

Das Röntgenbild wird also schraubenförmig (Helix = Spirale) generiert. Es eignet sich besonders für längere Bauteile.

Bei den Baugrößen haben Sie die Wahl zwischen drei Typen:

• Makro-CT
• Mikro-CT
• Sub-Mikro-CT

Makro-CT Anlagen sind für große Bauteile geeignet. Sie können auch Objekte von mehreren Metern Kantenlänge verarbeiten. Ihre Auflösung ist jedoch eingeschränkt. Die Makro-CT Anlagen eigenen sich besonders für die Kontrolle fertig montierter Baugruppen.

Bei diesen kommt es darauf an, dass alle Bauteile korrekt verbaut sind. Eine Mikrometer-genaue Auflösung aller Details ist bei dieser Anlage nicht möglich.

Mikro-CT Anlagen sind für Objekte mit einer Kantenlänge von maximal 10 cm geeignet. Sie bieten eine Auflösung bis in den Mikrometerbereich. Sie eignet sich besonders für die Zwischenprüfung von Bauteilen, bevor sie montiert werden.

Ein typischer Anwendungsfall für die Mikro-CT Prüfung ist das Durchleuchten von Verbundwerkstoffen zur Ermittlung von Haarrissen, Lunkern, Einschlüssen oder Graten.

Sub-Mikro-CT-Anlagen bieten die höchste Auflösung. Sie können Details bis 500 nm Größe sichtbar machen. Diese Anlagen sind jedoch nur für sehr kleine Objekte geeignet, beispielsweise elektronische Bauteile oder organische Materialien wie Pflanzensamen.

Bei der Vermessung von Bauteilen spielt diese hochauflösende Computertomografie in der Industrie eine Nebenrolle.

Industrielle Computertomographie

Übliche Anwendungen dieser 3D-Scans sind folgende:

• Qualitätsprüfung von Baugruppen
• Qualitätsprüfung von homogenen Materialien
• Qualitätsprüfung von inhomogenen Materialien
• Reverse Engineering

Die Prüfung von fertig montierten Baugruppen ist ein beliebtes Verfahren in der Endkontrolle.

Bis auf hochspezifische Parameter, wie Drehmomente von Verschraubungen, sind auf diesem Weg praktisch alle relevanten Informationen durch die Computertomographie in der Industrie ermittelbar.

Die industrielle Computertomographie eignet sich daher sowohl für die Stichprobenkontrolle wie für eine 100 % Prüfung von einer Serienfertigung.

Die Prüfung von homogenen Materialien durch die industrielle Computertomographie geht weit über die Vermessung von Bauteilen hinaus. Zwar lassen sich mit diesem Verfahren alle Kanten, Bohrungen und Kavitäten exakt vermessen.

Dafür wären aber weniger aufwendige Methoden ebenso geeignet. Die Prüfung homogener Materialien zielt vor allem auf die Ermittlung unerwünschter Störungen im Grundmaterial: Lunker, Einschlüsse, Kavitäten, Entmischungen oder Poren lassen sich mit diesem Verfahren sehr gut sichtbar machen.

Da die industrielle Computertomografie eine zerstörungsfreie Messmethode ist, eignet sie sich für eine 100 % Prüfung. Die Kontrolle von Bauteilen aus homogenen Materialien ist eine typische Zwischenprüfung in einem Montageprozess.

Die Qualitätsprüfung von inhomogenen Werkstoffen ist eine der besonderen Stärken der Computertomografie in der Industrie. Kompositwerkstoffe wie CFK, GFK oder mehrschichtige Materialien mit Stahlgewebe-Einlagen, kommt in der Fertigung eine immer größer werdende Bedeutung zu.

Die Kontrolle dieser Werkstoffe ist für die verarbeitende Industrie besonders wichtig, da ihre technischen Eigenschaften sich auf die gesamte Baugruppe auswirken.

Die Qualitätsprüfung von inhomogenen Materialien ist daher bei der CT Messtechnik ein typischer Anwendungsfall für eine Eingangsprüfung. Darüber hinaus ist sie sehr wichtig bei manuellen Produktionsmethoden.

Windradflügel werden beispielsweise vorwiegend per Hand hergestellt. Um sicherzugehen, dass diese vorschriftsmäßig laminiert wurden, ist die industrielle Computertomografie eine sehr zuverlässige Prüfmethode.

Das Reverse Engineering, das auch Flächenrückführung genannt wird, ist ein Verfahren zum Verständnis einer Baugruppe, für die keine Produktionsunterlagen vorliegen. Dies können Produkte von Fremdherstellern sein. Die Vermessung von Bauteilen ist jedoch auch bei älteren Eigenprodukten sinnvoll, für welche keine Daten mehr vorhanden sind.

Der besondere Vorteil des Reverse Engineerings durch die industrielle Computertomografie ist, dass Sie das Produkt nicht in seine Bestandteile zerlegen müssen. Die Funktionalität der Einheit ist damit nicht gefährdet.

Das Reverse Engineering ist ein wichtiger Bestandteil des Benchmarkings und der Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens. Die industrielle Computertomografie ist in diesem Zusammenhang ein Umsatzbringer für Dienstleister.

Industrielle Computertomographie: Vorteile und Nachteile

Die industrielle Computertomografie ist ein weiterer, logischer Schritt in der Entwicklung der Qualitätskontrolle. Sie reduziert den Bedarf an zerstörender Werkstoffprüfung und erweitert die Möglichkeiten der Eingangs-, Zwischen- und Ausgangsprüfung erheblich.

Mit einer leistungsstarken Anlage lässt auch eine große Serie komplexer Baugruppen zu 100 % kontrollieren. Jedes in der Produktion aussortierte Fehlteil reduziert die Kosten für die Bearbeitung von Reklamationen und trägt so zur Kundenbindung bei.

Ein Nachteil der Vermessung von Bauteilen mithilfe von CT Messtechnik sind noch die sehr hohen Kosten für die Anlagen. Es zeichnet sich aber ab, dass die industrielle CT allmählich zum geforderten Standard wird. Mit der steigenden Verbreitung der Geräte ist daher auch eine Reduktion der Kosten zu erwarten.

Eine Zwischenlösung für die CT Messtechnik sind daher Dienstleister, welche die Leistungen dieser Anlagen für Kunden anbieten.

Wenn Sie sich also noch keine teure CT Messtechnik leisten können oder wollen, steht Ihnen mit Hilfe eines entsprechend ausgestatteten, externen Qualitätsprüfers, der Zugang zu dieser innovativen Technologie offen.

Umgekehrt eignet sich die industrielle Computertomografie sehr gut dazu, die Auslastung der teuren Anlagen durch Annahme von Lohndienstleistungen zu gewährleisten.

In Summe ist die industrielle CT ein höchst innovativer Markt, dessen Bedarf auch in Zukunft stetig steigen wird.