3D-Röntgenprüfsystem mit integrierter Umweltsimulation

Gemeinsam mit Spezialisten für industrielle Computertomografie der Abteilung Mikroproduktionstechnik am Fraunhofer IPK entwickeln AUCOTEAM-Ingenieure aus dem Akkreditierten Prüflabor und dem Prüfmittelbau eine 3D-Röntgenstrahlinspektionsanlage mit integrierter Umweltsimulationseinrichtung für Bauteile, die wechselnden klimatischen Bedingungen ausgesetzt sind. Sie dient zur Ermittlung von Defekten und Ursachen für Fehlfunktionen. Das Forschungsverbundprojekt wird im Programm ProFIT aus Mitteln der Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.

Konstruktiver Aufbau Rayment

In der industriellen Computertomographie werden Prüfkörper mit Röntgenstrahlen durchleuchtet, wobei die Strahlung materialabhängig abgeschwächt wird. Der Grad der Abschwächung erlaubt Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Prüfkörpers. Um einen 3D-Datensatz des Prüfkörpers zu erzeugen, werden Röntgenprojektionen aus einer Vielzahl von Raumrichtungen aufgenommen und softwareseitig vereint.

Durch die Kombination der industriellen CT mit klimatischen Umweltsimulationsprüfungen besteht nicht nur die Möglichkeit den Zeitpunkt des Versagens des Bauteils zu ermitteln, auch die örtliche Defektentstehung kann nachvollzogen werden. Der Zeitaufwand für die Reproduktion des Defekts ist minimal und erlaubt eine zielgerichtete Untersuchung der Defektursache. Als Lösungsansatz wurde ein Messaufbau konzipiert, bei dem sich die Prüfkammer ortsfest im Zentrum der CT-Anlage befindet, um die sich Röntgenquelle und Detektor auf einer Kreisbahn bewegen.

Steuerung Rayment

Die konstruierte Umweltsimulationseinrichtung besteht aus Prüfkammer und unterschiedlichen an die Prüflinge anpassbaren Aufnahmevorrichtungen. Es können zwei unterschiedliche Klimate auf definierte Flächen des Prüfkörpers wirken. In dem Prüfkammersystem sind Temperaturen von – 50 °C < ϑ < 120 °C sowie eine relative Luftfeuchte von bis zu r. F. < 95 % realisierbar. Die Umweltsimulationseinrichtung ist für Bauteile mit Kantenlängen von 5 cm < l < 15 cm optimiert und kann für abweichende Prüfkörpergrößen appliziert werden.

Zur Bauteilprüfung wurden leicht durchstrahlbare, thermisch isolierende und formstabile Aufnahmevorrichtungen, bestehend aus Makrolonscheibe und Silikonfolien, entwickelt. Für die Rekonstruktion des Bauteils ist eine präzise Positionierung der Röntgenkomponenten unerlässlich. Dafür wurde am Fraunhofer IPK ein Präzisionsdrehtisch aufgebaut, in dessen Zentrum sich die Umweltsimulationseinrichtung befindet. Damit eine optimale Vergrößerung des Prüfkörpers gewährleistet werden kann, sind die Röntgenkomponenten über Linearachsen zustellbar. Weiterhin wurde ein Steuerungskonzept entwickelt, welches den Betrieb des Computertomographen mit der Sensorik der Umweltprüfeinrichtung vereinigt.

Michael Dembek