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Prüftechnik für die Qualitätssicherung in der Fertigung

fraunhofer wsRöntgen ist ein bewährtes Prüfverfahren für Bauteile und Werkstoffe. Forscher entwickeln jetzt einen Röntgendetektor, der besonders hochwertige dreidimensionale Bilder in Echtzeit liefern soll. Damit lassen sich sogar Prozesse im Werkstoffinneren exakt nachvollziehen. Mikrorisse und kleinste Schäden werden zuverlässig erkannt. Der Röntgendetektor „Mulix“ wurde für den Einsatz in industriellen Computertomographiesystemen konzipiert. Er bündelt die Vorteile von Zeilen- sowie Flächendetektoren in einer Hybridlösung und ist bogenförmig um das Prüfobjekt angeordnet.

In der Industrie ist das Röntgen von Werkstoffen oder Bauteilen ein bewährtes zerstörungsfreies Prüfverfahren, um Risse oder Unregelmäßigkeiten im Materialinneren aufzuspüren. Allerdings kommt dabei zum Teil auch andere Technologie zum Einsatz als im medizinischen Bereich. Denn während medizinische Röntgenanlagen auf das Untersuchungsobjekt Mensch spezialisiert sind, werden im industriellen Bereich hinsichtlich Größe und Materialzusammensetzung völlig unterschiedliche Objekte analysiert. Entsprechend flexibel müssen die Anlagen ausgelegt sein.

Forscher des Fraunhofer-Entwicklungszentrums Röntgentechnik EZRT haben mit Mulix einen Röntgendetektor für industrielle Computertomographie (CT) entwickelt, der an das Design medizinischer Anlagen angelehnt ist. Anspruch dabei ist es, hohe Bildqualität mit hoher Flexibilität zu vereinen. Mulix nutzt zwei Konzepte, die bereits eingesetzt werden: Es ist eine Art Hybridlösung zu den Einzeilen- und Flächendetektoren, wie sie heute in der Industrie üblicherweise zum Einsatz kommen. Die Wissenschaftler haben mit ihrem Projekt bereits konkrete Absichten: Mit unserem Demonstrator konnten vielversprechende Ergebnisse erzielt und die Funktionalität nachgewiesen werden.

Während beim Zeilendetektor ein fächerförmiger Röntgenstrahl einen bestimmten Abschnitt des Prüfobjekts in der Ebene durchleuchtet, erfasst beim Flächendetektor ein Kegelstrahl das gesamte Objekt. Beide Lösungen haben Vor- und Nachteile: Der Flächendetektor liefert zwar schnell eine 2D-Aufnahme des gesamten Objekts. Streustrahlung beeinträchtigt hier allerdings stark die Bildqualität. Bei Zeilendetektoren ist die Streustrahlung geringer. Sie liefern dadurch gestochen scharfe Bilder. Allerdings wird immer nur ein kleiner Teilbereich des Objekts erfasst, das Scanverfahren ist deutlich zeitaufwendiger. Die Forscher haben die Vorteile beider Lösungen vereint. Die Anlage basiert auf einem Mehrzeilendetektor – einem Konzept, das bislang nur im medizinischen Bereich eingesetzt wird. Mehrzeilendetektoren arbeiten nach dem Funktionsprinzip eines Zeilendetektors, können jedoch größere Bereiche gleichzeitig abdecken, was die Aufnahmezeit erheblich verkürzt. Mulix verfügt über 256 Zeilen und ist so in der Lage, auch große Objekte wie zum Beispiel Karosserieteile in kurzer Zeit abzutasten. Der Detektor liefert sehr schnelle  Aufnahmen, so dass über CT-Verfahren nahezu in Echtzeit 3D-Modelle des Objekts rekonstruiert werden können.
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