Diondo nutzt Igus Komponenten in CT zur Meeresforschung

Details: Veröffentlicht: 12.03.2021; Zuletzt aktualisiert: 12.04.2024; Zugriffe: 8359

Für die Analyse von Bohrkernen aus dem Meeresboden auf einer chinesischen Bohrplattform entwickelte Diondo einen Computertomographen der besonderen Art. Dabei setzt der Hattinger Spezialist für zerstörungsfreie Materialprüfung und Metrologie auf Motor Komponenten von Igus. Was Antrieb und Steuerung in der Anwendung so erfolgreich macht, erfahren Sie hier:

Inhalt

Wer ist Diondo?
Komponenten von Igus
- Drylin Schrittmotoren sparen Bauraum
- Diondo spart Zeit mit Motorsteuerung von Igus
Selbst feinste Strukturen im Sedimentgestein erkennen
Gashydrate als Energieträger der Zukunft
- Computertomograph für Bildung und Forschung geplant

Wer ist Diondo?

Diondo ist ein führender Hersteller und Dienstleister für System- und Softwarelösungen für zerstörungsfreie Materialprüfung und Metrologie mit weltweiten Anwendungen. Der X-Ray Spezialist aus Hattingen baut bereits seit 25 Jahren Computertomographen (CT) zur Realisierung ungewöhnlicher industrieller Anwendungen. „Routine kehrt nie ein, jede Kundenanfrage ist eine Herausforderung“, sagt Sebastian Maas, Head of Product Engineering bei der Diondo GmbH.

„Vor einigen Monaten bekamen wir von chinesischen Forschern den Auftrag, eine Computertomographie Anlage zu entwickeln. Auf einer Bohrplattform sollen damit Bohrkerne aus dem Meeresboden analysiert werden“, beschreibt Herr Maas die interessante Applikation. Dahinter verbirgt sich alles andere als ein Routinejob, denn die Anforderungen waren sehr speziell.

Die ganze Welt der Igus Roboter

„Die Anlage sollte salzhaltiger Atmosphäre, hoher Luftfeuchtigkeit, schwankenden Temperaturen und Vibrationen standhalten. Sie sollte zudem kompakt genug sein, um inklusive ihrer Peripherie in einem Schiffscontainer Platz zu finden. Nun musste Diondo wegen des knappen Forschungsbudgets eine besonders kostenoptimierte Lösung finden.“

Komponenten von Igus

Sebastian Maas machte sich also mit einem umfassenden Anforderungskatalog im Gepäck auf die Suche nach kostengünstigen Komponenten für den Computertomographen. Üblicherweise bewegt sich in industriellen CT Systemen die Probe, welche in einen Manipulator eingespannt ist. Die Bewegung erfolgt über bis zu sieben Achsen zwischen einem bildgebenden System aus Röntgenquelle und Detektor.

Drylin Schrittmotoren sparen Bauraum

Solch einen Aufbau umzusetzen, war dem Anlagenbauer allerdings wegen der instabilen Probe nicht möglich. Die Lösung versprach eine Konstruktion ähnlich einem Medizintechnik CT. In einem solchen Computertomographen drehen sich Röntgenquelle und Röntgendetektor um den Bohrkern.

Und hier kam zum ersten Mal der Motion Plastics Spezialist Igus aus Köln ins Spiel: Zur Umsetzung dieser Rotation haben die Konstrukteure beim CT-Hersteller Diondo ein Robotergelenk der Serie Robolink von Igus verwendet. Im Kunststoffgehäuse wurden ein Schneckengetriebe und das Rundtischlager Iglidur PRT integriert.

Das ist ein wartungsfreies Polymergleitlager, welches ohne Schmiermittel auskommt. Das Gleitlager ist sehr flach ausgeführt und hat nur einen geringen Platzbedarf. Zudem ist es beständig gegen Staub, Schmutz und Feuchtigkeit. Damit eignet sich das Polymergleitlager für den Einsatz auf einer Bohrplattform im Meer.

Ein elektrischer Schrittmotor der Serie Drylin von Igus übernimmt den Antrieb. „Die Motoren sind kompakt und resistent gegen raue Umgebungen. Wir können die Schutzart IP68 liefern“, sagt Markus Ziermann, Projektleiter für elektrische Antriebstechnik. „Somit eignen sie sich perfekt für den Einsatz in dieser speziellen CT Anlage, deren zentrale Funktionseinheit nur 1,4 m lang, 1,3 m breit und 1,5 m hoch ist.“

Diondo spart Zeit mit Motorsteuerung von Igus

Dank der Dryve D1 Motorsteuerung lässt sich der Motor leicht programmieren. Das spart Zeit. Die Entwickler rufen mit einem Webbrowser über eine IP-Adresse eine Bedienoberfläche über PC, Tablet oder Smartphone auf. Hier lassen sich Parameter wie Vorschub und Fahrstrecke ändern.

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„Die zentrale Vereinfachung der Motorsteuerung liegt in den Fahrprofilen, welche live änderbar sind“, erklärt Ziermann. „So kann der Anwender eine zeitsparende Automatisierung ohne Übertragungs- und Ladevorgänge umsetzen.“ Zudem lassen sich Livewerte wie Drehzahl, Motorstrom sowie Ist- und Sollposition anzeigen. Last but not least reduziert die Motorsteuerung die Projektkosten. „Wir haben nach einer günstigen Alternative zu einer SPS Steuerung gesucht, die inklusive der Lizenzen Kosten von rund 12.000 Euro verursachen kann. Die Dryve D1 kostet hingegen nur 338 Euro.“

Selbst feinste Strukturen im Sedimentgestein erkennen

Die Konstrukteure haben den Motor der CT Anlage so programmiert, dass Detektor und Röntgenquelle während der Untersuchung eine 270° Drehbewegung um den Bohrkern vollziehen. Pro Umdrehung finden hier bis zu 7.300 Messungen statt. Bei jeder Messung durchdringen Röntgenstrahlen den Bohrkern.

Je nach Materialdichte werden die Strahlen unterschiedlich stark abgeschwächt. Anhand der Schwächungsbilder erzeugt ein Algorithmus 3D Schnitte. In den Tomogrammen werden Materialbereiche mit hoher Dichte hell angezeigt, Bereiche niedriger Dichte erscheinen dunkel. „Die Auflösung beträgt 1.920 mal 1.536 Pixel bei einer Pixelgröße von 128 Mikrometern. Auf diesen 3D-Darstellungen erkennen die Forschenden selbst feinste Strukturen im Sedimentgestein.“

Gashydrate als Energieträger der Zukunft

Der Computertomograpf von Diondo geht Ende 2020 in Betrieb. Er unterstützt die Forschenden bei der Analyse des strukturellen Sedimentgestein Aufbau im Meeresboden. Doch wozu ist das nötig? Im Meeresboden kommen sogenannte Gashydrate vor. Das sind kristalline Feststoffe mit eingeschlossenem Methan. Sie zählen zu den möglichen Energieträgern der Zukunft.

Bei der Förderung ist allerdings Vorsicht geboten. Ein unkontrollierter Abbau könnte katastrophal enden, zum Beispiel wenn der Meeresboden an einem Hang abrutscht und eine Flutwelle verursacht. Um das zu verhindern, bewerten Forscher die Gashydrate und ihre Struktur. „Die CT-Bilder sind wichtige Eingangsgrößen für eine Simulation der Strömung bei Transportvorgängen der Hydrate im Sedimentgestein“, erläutert Sebastian Maas.

Computertomograph für Bildung und Forschung geplant

Produkte wie die Motorsteuerung von Igus entwickeln sich in gemeinsamen Projekten weiter: Auch das zeigt die Zusammenarbeit zwischen Diondo und Igus. „Wir haben Wünsche der Konstrukteure unmittelbar in Updates umgesetzt“, sagt Markus Ziermann. „So konnten wir über das BUS-System digitale Ein- und Ausgänge ansteuern und ein separates I/O-Modul einsparen.“

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Und so verwundert es nicht, dass Diondo die Kooperation fortsetzen wird. Das Unternehmen plant u. a. kostengünstige CT-Anlagen für Bildung und Forschung. „Die Robustheit, die problemlose Integration in das Anlagenkonzept und das hervorragende Preis-Leistungs-Verhältnis waren ausschlaggebend für die Zusammenarbeit mit Igus“, resümiert Herr Maas. „Die Erfahrungen sind so gut, dass wir die Motorsteuerung von Igus auch in zukünftigen CT-Systemen einsetzen werden.“

Igus stellt aus auf der Hannover Messe 2021.