Industrielles metrologisches Computertomographie-System

• Fachliche Zuordnung: Produktionstechnik
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 519769523

Der Einsatz von Röntgen-Computertomographie (CT) zur zerstörungsfreien Analyse von Bauteilen und Materialien erfreut sich in der Industrie stetig zunehmender Beliebtheit. Dies ist auf die vielen Vorteile der CT-Methode zurückzuführen. Im Vergleich zu taktilen oder optischen Messverfahren können mittels eines einzigen Scans die äußere Gestalt, aber auch das Bauteilinnere dreidimensional zerstörungsfrei untersucht werden. Darüber hinaus können neben messtechnische Messungen, auch Materialanalysen durchgeführt werden. Der Leistungsfähigkeit der CT-Technologie steht allerdings ihre Komplexität gegenüber, welche verstanden und kontrolliert werden muss. Bei einer besseren Potentialausschöpfung eröffnen sich künftige Einsatzbereiche. Das wbk beschäftigt sich seit über 10 Jahren mit sowohl der Erforschung, als auch der Anwendung der CT. Neben der Entwicklung von Anwenderunterstützungssystemen wird die Technologie in den zentralen Forschungsschwerpunkten des Instituts (Leichtbau, Elektromobilität, Additive Fertigung, Industrie 4.0, Nachhaltige Produktion) zur zerstörungsfreien Bauteilanalyse, der Bauteilevermessung, sowie als Referenzmesstechnik eingesetzt. Die bisherigen Arbeiten wurden auf einem mittlerweile 9 Jahre alten Metrotom 800 durchgeführt, welches für die Untersuchung von leichten Kunststoffbauteilen mit Abmessungen bis max. 150mm ausgelegt ist. Mit diesem System können Forschungen, welche sich mit Bauteilen höherer Dichte und Größe beschäftigen, nicht oder nur eingeschränkt durchgeführt werden. Die Defizite behindern insbesondere Projekte der additiven Fertigung metallischer Bauteile, bei welchen die Detektion von Poren gefordert werden. Zudem betrifft dies Fragestellung im Bereich der Elektromobilität, wie der Batterie- und Brennstoffzellenfertigung und der Entwicklung von Elektromotorenentwicklung. Diese reichen von Defektdetektion, Anodenüberhangbestimmung bei Batteriezellen, bis hin zur Untersuchung von Motorwicklungen. Daneben schränkt dies auch die Forschung im Bereich der Anwenderunterstützung ein. So lassen sich die hier erzielten Ergebnisse nur auf Bauteile anwenden, welche die eingeschränkten Anforderungen hinsichtlich Größe und Material erfüllen. Ein für das Institut essenzieller Forschungsbereich ist die nachhaltige Produktion, speziell das Remanufacturing, bei welchem gebrauchte Produkte mit hoher Varianz automatisiert untersucht, demontiert, aufgearbeitet und wiederverwendet werden. Die hierfür nötige Kreislauffabrik soll im Rahmen eines Sonderforschungsbereichs aufgebaut werden. Das aktuelle System allein kann jedoch die resultierenden Anforderungen für eine solche Fabrik, insbesondere aufgrund der Variantenvielfalt und der nötigen Shopfloor-Integration, nicht erfüllen. Auf Basis dieser Gegebenheiten soll ein neues industrielles metrologisches CT-System beschafft werden, welches den Anforderungen an Genauigkeit, Auflösungsvermögen und Durchstrahlungsleistung, sowie den verschiedenen Fragestellungen des Institutes gerecht wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Industrielles metrologisches Computertomographie-System
• Gerätegruppe: 4070 Spezielle Röntgengeräte für Materialanalyse, Strukturforschung und Werkstoff-Bestrahlung
• Antragstellende Institution: Karlsruher Institut für Technologie
• Leiterin: Professorin Dr.-Ing. Gisela Lanza