Doppelröhren-Computertomographiesystem

• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik, Technische Thermodynamik und Thermische Energietechnik ; Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459685720

Mit dem Doppelröhren-Computertomographiesystem mit in situ-Belastungseinheit werden die Möglichkeiten der zerstörungsfreien, dreidimensionalen Visualisierung und Analyse von inneren Strukturen metallischer, polymerer und hybrider Werkstoffsysteme im unbelasteten und belasteten Zustand an der TU Dortmund maßgeblich erweitert. Vor dem Hintergrund der erfolgreichen Einbindung der in-situ Computertomographie in die aktuellen und geplanten Forschungsprojekte ist zum einen eine Steigerung der Röhrenleistung im Hinblick auf die Durchleuchtung hochdichter Werkstoffe mit erreichbaren digitalen Auflösungen im Mikrometerbereich von höchster Priorität. Zum anderen verspricht eine Erhöhung der erreichbaren Detailerkennbarkeit bis in den Nanometerbereich zur zerstörungsfreien Untersuchung feinster mikrostruktureller Charakteristiken enorme Forschungserkenntnisse, z.B. im Bereich der Biomaterialien. Die Computertomographie bietet sich als zerstörungsfreies Bildgebungsverfahren insbesondere für grauwertbasierte 3D-Defektanalysen an, mit dem Ziel, Prozess-Struktur-Eigenschaft-Beziehungen auf Basis von Defektformfaktoren abzuleiten. Diese Beziehungen können unter Verwendung der in situ Belastungseinheit auch für anwendungsorientierte mechanische Beanspruchungen aufgestellt werden. Die generierten Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag für modellbasierte Simulationen und Vorhersagen des Werkstoffverhaltens. Die Gerätekonfiguration ermöglicht es erstmals, die in-situ Computertomographie material- und fachübergreifend, auch an hochdichten Werkstoffen, wie Stahl- bzw. Nickelbasislegierungen oder Werkzeugstahl, anzuwenden. Darüber hinaus kann der Einfluss von Produktionsprozessen auf die Mikrostruktur von gefertigten Bauteilen untersucht und zur Weiterentwicklung der Prozesse an das produktionstechnische Institut rückgekoppelt werden. Dies fördert auch die Bearbeitung von Kooperationsprojekten der beiden Antragsteller in hohem Maße. Das Doppelröhren-Computertomographiesystem mit in situ Belastungseinheit soll in laufenden und geplanten Forschungsprojekten sowie im Rahmen von experimentellen studentischen Arbeiten und Fachlaboren zur materialübergreifenden Betrachtung und Charakterisierung von Mikrostrukturen im unbelasteten bzw. belasteten Zustand eingesetzt werden. Der Fokus liegt dabei auf einem besseren Verständnis der Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen, die modellbasierte Simulationen und Vorhersagen des Werkstoffverhaltens bzw. eine eigenschaftsoptimierte Fertigung von Bauteilen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Doppelröhren-Computertomographiesystem
• Gerätegruppe: 4070 Spezielle Röntgengeräte für Materialanalyse, Strukturforschung und Werkstoff-Bestrahlung
• Antragstellende Institution: Technische Universität Dortmund
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Frank Walther