Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Im Auge des Computertomographen: Durchblick in jeder Größenordnung

01.10.2013
Sie durchleuchten ganze Schiffscontainer genauso wie winzige biologische Proben: Im Entwicklungszentrum Röntgentechnik arbeiten Forscher sowohl mit dem größten als auch mit dem kleinsten Computertomographen der Welt.

Nach dem Crashtest mit 50 km/h ist von dem PKW nur noch ein Haufen Blech übrig – doch der liefert wertvolle Informationen darüber, wie sich die Fahrzeugsicherheit verbessern lässt.




Im Auge des Computertomographen: Ein Auto offenbart sein Innerstes am Entwicklungszentrum Röntgentechnik in Fürth.
© Fraunhofer IIS

Voraussetzung dafür: Die Ingenieure müssen ins Innere des Fahrzeugs hineinsehen können, um zu analysieren, wie einzelne Bauteile auf die Belastung reagiert haben. Klassische zweidimensionale Röntgenbilder, wie sie in der konventionellen Werkstoffprüfung eingesetzt werden, sind hierfür oft zu ungenau:

Sie zeigen lediglich eine Art »Schattenwurf« aus einer einzigen Position. Wesentlich mehr Möglichkeiten bietet die industrielle Computertomographie (CT): Bauteile können damit vollständig dreidimensional erfasst, berührungslos und zerstörungsfrei vermessen und inspiziert werden. Doch wie bekommt man ein ganzes Auto in einen Computertomographen?

Überdimensionaler Computertomograph durchleuchtet Schiffscontainer

Die Antwort liefern Forscher des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS: Sie haben am Standort Fürth einen überdimensionalen Computertomographen entwickelt, der künftig Autos, Flugzeugflügel und sogar ganze Schiffscontainer durchleuchten soll. Das Untersuchungsobjekt wird dazu auf einen riesigen Drehtisch gehievt. Während dieser langsam rotiert, fahren eine Röntgenquelle auf der einen und ein vier Meter langer Röntgendetektor auf der anderen Seite neben dem Objekt auf und ab. Aus den so entstandenen Aufnahmen lässt sich am Computer ein dreidimensionales Bild errechnen.

»Das ist in dieser Größenordnung eine bislang einzigartige Möglichkeit zur zerstörungsfreien Materialprüfung«, sagt Prof. Randolf Hanke, der das Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT leitet. Dank der heute schon extrem hohen Auflösung von 0,8 Millimetern an metergroßen Objekten sind auf den Aufnahmen selbst winzige Details gestochen scharf zu erkennen – kurzfristig streben die Forscher eine Auflösung von 0,4 Millimetern an. Die Technologie ermöglicht es beispielsweise, Prototypen neuer Autos mit den Konstruktionsdaten abzugleichen oder Materialfehler wie winzige Risse in Automobil- oder auch Flugzeugbauteilen zu erkennen. Sicherheitskräfte könnten mithilfe des XXL-Tomographen Sprengstoff oder andere unerlaubte Gegenstände in Frachtcontainern aufspüren, ohne sie öffnen zu müssen.

CT-Gerät für den Nanobereich

Das Gegenstück zu dieser Riesenröhre kann Einrichtungsleiter Hanke bequem mit sich herumtragen: Das Gerät ist nicht größer als eine Mikrowelle und durchleuchtet mit einer Auflösung von 0,02 Millimetern kleinste Kunststoffteile bis hin zu biologischen Proben. Es ist derzeit der kleinste Computertomograph der Welt – doch Hanke und sein Team arbeiten bereits an der nächsten Innovation: Einem Gerät, das bis in den Nanobereich, also unter 100 Nanometer, vordringen soll. Diese Vision treibt Hanke schon seit 15 Jahren um, nun ist ihm gemeinsam mit Studenten und Doktoranden seines Lehrstuhls für Röntgenmikroskopie an der Universität Würzburg ein entscheidender Durchbruch gelungen. »Wir haben jetzt ein Elektronenmikroskop zu einer speziellen Nanoröntgenquelle weiterentwickelt«, erläutert der Forscher.

Der Clou: Die elektrischen Ladungsträger, die das Röntgenlicht erzeugen, werden seitlich auf eine dünne Nadel geleitet. Dadurch tritt aus der Nadelspitze Röntgenlicht aus und liefert mit 50 Nanometern Durchmesser einen exakten Brennfleck. Damit lassen sich Objekte in Nanogrößenordnung scharf beleuchten. Biologen könnten mithilfe dieser Technologie etwa den Wassertransport in Holzfasern analysieren.

Im Juli wurde in Fürth-Atzenhof das neue EZRT-Gebäude eingeweiht. »Hier bündeln wir zukünftig im Bereich der industriellen Computertomographie die Kompetenzen für Aufgabenstellungen aus unterschiedlichsten Bereichen und in jeder Größenordnung. Mit unserem Equipment sowie unserem verfahrenstechnischen Know-how können wir Kunstgegenstände aus dem Altertum genauso durchleuchten wie ganze Windräder«, freut sich Prof. Hanke.

Prof. Dr.-Ing. Randolf Hanke | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2013/Oktober/durchblick-in-jeder-groessenordnung-3.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erforschung von Elementarteilchen in Materialien
17.01.2017 | Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie

nachricht Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau