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Computer-Tomographen in der Industrie: Genauigkeit gesteigert

Für zerstörungsfreie Messungen von Bauteil-Geometrien werden zunehmend industrielle Computertomographie-Anlagen eingesetzt. Die dabei auftretenden Messabweichungen konnten in einem Industrieprojekt deutlich verringert werden.

Durch CT-Messung bestimmte Kontur eines Zylinderkopfwasserraums. Die farbkodierte Oberfläche stellt die Abweichungen zur Sollkontur dar (Quelle: Fa. Rautenbach, Wernigerode).

Das Verfahren der Computertomographie (CT) mit Röntgenstrahlen stammt aus der Medizin, wird aber schon seit längerer Zeit zur zerstörungsfreien Fehlererkennung eingesetzt. Neuerdings werden industrielle CT-Anlagen auch für dimensionelle Messungen mit hoher Punktdichte wie z. B. Wanddickenbestimmung oder Soll-Ist-Vergleiche gegen CAD-Daten eingesetzt. CT kann hier insbesondere innere Geometrien bestimmen, die klassisch nur nach Zerteilen des Objekts zugänglich sind. Komplexe Einflussgrößen verursachen bei der CT allerdings Messabweichungen, die bislang schlecht quantifiziert werden konnten.

In Zusammenarbeit mit einem mittelständischen Gießereiunternehmen wurden deshalb die dimensionellen Messeigenschaften von CT erfasst. Mit der 450 kV-CT-Anlage des Industriepartners wurden Prüfkörper aus Aluminium, Keramik, Granit und Aluminiumgussteile (z. B. Zylinderköpfe mit max. durchstrahlter Dicke von 200 mm) untersucht, die vorher taktil mit Koordinatenmessgeräten kalibriert worden waren. Mit den daraus entwickelten Verfahren werden bisher nicht erfasste systematische Abweichungen korrigiert. So konnten bereits für Einzelpunkte die Messabweichungen auf bis zu 0,1 mm reduziert werden. Für bestimmte Anwendungen ist die CT damit schon heute in der Lage, Messungen auf Koordinatenmessgeräten zu ersetzen. Die verstärkte Nutzung von CT ist hier abzusehen.

In einem neuen BMWA-Projekt verfolgt die PTB in Kooperation mit zehn deutschen Industrieunternehmen sowie der Bundesanstalt für Materialprüfung und -forschung (BAM) das Ziel, die Genauigkeit von CT-Anlagen weiter zu steigern. Untersucht werden einerseits Anlagen mit Standardröntgenröhren zur Messung großer, massiver Bauteile. Andererseits werden CT-Anlagen mit Mikrofokusröntgenröhren bis 225 kV mit kleinsten erfassten Volumenelementen (Voxeln) von derzeit 3 µm Kantenlänge betrachtet, mit denen für kleine Bauteile Messunsicherheiten im µm-Bereich erreicht werden sollen.

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