Bauteilvermessung mit 3-D-Röntgen-Computertomographie

Dreidimensionale Rekonstruktion eine Aluminiumgussteils mit Lufteinschlüssen am rechten Rand. Im rechten Bildteil werden die detektierten Poren grafisch dargestellt. Die weit ausgedehnte Pore in der Mitte hat ein gemessenes Volumen von 11,08 mm³ Quelle: Fraunhofer

In der modernen Produktentwicklung und in der flexiblen und adaptiven Produktion stehen zunehmend Digitalisierungs-Technologien im Mittelpunkt innovativer Produktions- und Entwicklungskonzepte. Kurze Entwicklungszeiten und Null-Fehler-Produktion erfordern Messverfahren, die zeit- und kostengünstig sowohl zerstörungsfreie Materialprüfung als auch dimensionelles Messen ermöglichen. Die industrielle 3-D-Röntgen-Computertomographie (CT) bietet hierzu eine gute Voraussetzung, denn mit ihrer Hilfe können in einer Messung sowohl Material- als auch Formfehler detektiert und spezifiziert werden.

Problemstellungen in der industriellen Qualitätssicherung zeigen, dass oft weder die Bauteilvermessung noch die Materialprüfung mit den zur Verfügung stehenden taktilen und optischen Methoden und Technologien zufriedenstellend gelöst werden können. So gibt es einerseits sehr präzise Lösungen mit zerstörendern Prüfung und Vermessung und andererseits optische Verfahren, die aber nicht in der Lage sind, das Innere eines Bauteils zu digitalisieren. Die industrielle CT bietet hier den Vorteil, Objekte sowohl zerstörungsfrei als auch komplett mit allen innenliegenden geometrischen Elementen zu erfassen.

Vor allem in den frühen Phasen der Produktentwicklung kommt der industriellen Computertomographie neben den bereits etablierten optischen 3-D-Verfahren eine zentrale Rolle zu. Im fertigungstechnischen Umfeld werden CT-Anlagen heute hauptsächlich im Bereich der Materialprüfung eingesetzt. Lunker und Risse können so präzise erfasst werden. Das dimensionelle Messen von komplexen Bauteilen und der Vergleich von CAD-Modell und Messdaten gewinnt jedoch zunehmend an Bedeutung.

Auf der Control 2005 in Sinsheim werden das Fraunhofer EZRT und das Fraunhofer IPA die Vermessung von Bauteilen mit 3-D-Röntgen-Computertomographie präsentieren, wobei die komplette Prozesskette von der digitalen Volumendatenerfassung mittels CT bis zur messtechnischen Auswertung einzelner geometrischer Merkmale gezeigt wird.

Die Datenerfassung des Bauteils erfolgt durch das CT-MINI, einer kompakten 3-D-Röntgen-CT-Anlage, die als Mess-System für die Untersuchung von kleinen Bauteilen aus Leichtmetall, Kunststoff und Keramik optimiert ist. Anschließend werden aus den entstandenen Voxeldaten Oberflächendaten (Dreiecksnetze) generiert. Man erhält auf diese Weise eine erste Visualisierung der Messdaten. Die automatische Auswertung der Messung aller regelgeometrischen Elemente, wie z. B. von Ebenen, Zylindern oder Kugeln, basiert auf Algorithmen zur Besteinpassung. Die Benutzerinteraktion für die Auswahl der zu messenden regelgeometrischen Elemente ist nicht erforderlich, die Auswertung der Messdaten erfolgt automatisch.

Die Anwendung der CT als Messmittel ist für viele Branchen mit hohen Qualitätsanforderungen von Interesse. Insbesondere kommen die Automobilindustrie, deren Zulieferer, die kunststoffverarbeitende und die Elektronikindustrie in Frage.

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Regina Fischer idw

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