Messungen mit Computertomographie

Zerstörungsfreie 3D-Erfassung der Innen- und Außenstruktur

 

Erfassung von Objekten zur Materialprüfung, Kontrolle von Fügeverbindungen und geometrischer Maßhaltigkeit.

 

Die Röntgen-Computertomographie, kurz CT, ermöglicht die zerstörungsfreie Erfassung der inneren und äußeren Struktur eines Objektes. Komplexe Werkstücke, Baugruppen oder ganze Systeme können vollständig erfasst werden. Defekte im Material oder an Fügeflächen werden erkennbar. Geometrische Merkmale lassen sich sowohl an inneren und als auch an schwer zugänglichen äußeren Strukturen bewerten.

 

Unser Leistungsangebot

 

In der Abteilung Bildgebung und Sensorik im Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF werden folgende Entwicklungsleistungen angeboten:

  • Vollständige Digitalisierung von Objekten und Baugruppen
  • Erarbeitung von Auswertestrategien zur Bestimmung von Geometrien und Maßhaltigkeit innerer und äußerer Strukturen
  • Soll-Ist-Vergleich zwischen CT-Messdaten und CAD-Modell
  • Datenauswertung zur Materialprüfung (Lunker, Risse, Porosität, Einschlüsse etc.)
  • Kontrolle von Baugruppen bzgl. ihrer Justage- und Montagezustände
  • Optimierung von CT-Parametern hinsichtlich seriennaher Prüfungen
  • Beratung zur Einbindung in Fertigungsprozesse und Qualitätssicherungs-Regelkreise

Merkmale unserer CT-Anlage

Das Fraunhofer IOF verfügt über ein modernes Doppelröhrensystem für hochauflösende Mikro-CT-Messungen. Zwischen den Röntgenröhren kann ohne Umbau softwaretechnisch umgeschaltet werden. Das System verfügt über folgende Parameter:

  • Nanofokusröhre: 180 kV
  • Mikrofokusröhre: 240 kV
  • Max. Objektdurchmesser: 320 mm (erweiterbar auf 640 mm)
  • Max. Objekthöhe: 320 mm
  • Detektorauflösung: 2048 × 2048 Pixel (Messbereichserweiterung auf 4096 × 2048 Pixel)
  • Detailerkennbarkeit: bis 500 nm
  • Messunsicherheit: 1 µm
CT-Anlage am Fraunhofer IOF: Außenansicht (links) und Innenansicht (rechts)
© Fraunhofer IOF
CT-Anlage am Fraunhofer IOF: Außenansicht (links) und Innenansicht (rechts)

Funktionsweise der CT-Technologie

 

In der CT wird ein Messobjekt mittels Röntgenstrahlung aus einer Vielzahl von Winkeln durchstrahlt. Aus den Durchstrahlungsbildern lässt sich ein vollständiges Volumenmodell des Objektes rekonstruieren. Das Fraunhofer IOF verfügt über eine CT-Anlage des Typ v|tome|x des Herstellers Baker Hughes. Durch die Kegelstrahl-Anordnung und zwei wechselbare Röntgenquellen erreicht die Anlage eine große Flexibilität hinsichtlich der Größe und des Materials der Messobjekte. Die Größe des kleinsten Volumenelements (Voxelgröße) wird durch die Position des Messobjektes zwischen Strahlenquelle und Detektor festgelegt und dient als Maßstab für die metrische Analyse des Volumenmodells. Die Auflösungsgrenze beträgt ≥ 0,5 μm. In den digitalen Volumenmodellen stellen Grauwerte die Röntgenabsorption in den Volumenelementen dar. Materialien wie Kunststoff, Glas, Aluminium und Stahl lassen sich dadurch voneinander unterscheiden. Anhand der Grauwertübergänge zwischen den Materialien können deren Oberflächen mit Sub-Voxelgenauigkeit bestimmt werden. Nach der Messung können die vollständige Oberfläche oder Teiloberflächen im Volumenmodell bestimmt werden.

Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF entwickelt optische Systeme für eine Vielzahl von Anwendungen. Das Spektrum reicht von winzigen Beleuchtungseinheiten bis zu großen Abbildungsspiegeln für die Raumfahrt. Durch die enge Verbindung optischer und feinmechanischer Methoden können komplexe und leistungsstarke optomechanische Elemente entworfen werden. Die metrische Prüfung komplexer Komponenten und Systeme ist aber häufig problematisch. Die Röntgen-Computertomographie (CT) eröffnet hierbei Lösungsmöglichkeiten.

Metrische Analyse einer Fresnel-Freiformlinse aus PMMA  mittels CT und farblicher 3D-Vergleich der Oberfläche gegen das CAD-Modell
© Fraunhofer IOF
Metrische Analyse einer Fresnel-Freiformlinse aus PMMA mittels CT und farblicher 3D-Vergleich der Oberfläche gegen das CAD-Modell
Soll-Ist-Vergleich eines 3D-gedruckten Scan-Spiegels mit Topologie optimierter „Käfer-Struktur“
© Fraunhofer IOF
Soll-Ist-Vergleich eines 3D-gedruckten Scan-Spiegels mit Topologie optimierter „Käfer-Struktur“
Abweichung der Wandstärke der inneren Wabenstruktur in einem Leichtbauspiegel
© Fraunhofer IOF
Abweichung der Wandstärke der inneren Wabenstruktur in einem Leichtbauspiegel
CT-Untersuchung der Form und Lage der Golddrähte in einem Elektronenstrahlablenksystem
© Fraunhofer IOF
CT-Untersuchung der Form und Lage der Golddrähte in einem Elektronenstrahlablenksystem
Analyse des Montagezustandes einer VR-Brille mittels Computertomographie
© Fraunhofer IOF
Analyse des Montagezustandes einer VR-Brille mittels Computertomographie
Erkennung von Montagefehlern in einem Mikroskopobjektiv
© Fraunhofer IOF
Erkennung von Montagefehlern in einem Mikroskopobjektiv
 

Downloads von Produktblättern zu unseren Forschungsthemen

 

Unsere Datenblätter fassen kompakt und übersichtlich relevante Informationen unserer aktuellen Forschungshighlights zusammen. Nutzen Sie die Downloadfunktion, um sich interessante und relevante Themen für später abzuspeichern und wichtige Daten und Visualisierungen abrufbar zu sichern.

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