Industrielle Computertomographie (CT)
Die industrielle Computertomographie (CT) ist ein hochentwickeltes bildgebendes Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, das aus einer Vielzahl von Röntgenprojektionen aus verschiedenen Winkeln ein vollständiges dreidimensionales Volumenbild des Prüfobjekts rekonstruiert. Sie ermöglicht die berührungslose Inneninspektion von Bauteilen ohne Präparation oder Zerstörung.
Messprinzip und Bildrekonstruktion
Das Bauteil wird auf einem Drehtisch um 360° rotiert; dabei wird aus jedem Winkel eine Röntgenprojektion aufgenommen. Aus typischerweise 500 bis 3000 solcher Projektionen berechnet ein Rekonstruktionsalgorithmus (gefilterte Rückprojektion oder iterative Verfahren) ein 3D-Datensatz aus Voxeln (volumetrischen Pixeln). Jeder Voxel trägt einen Grauwert, der die lokale Röntgenabsorption des Materials repräsentiert.
Porositätsmessung und Defektanalyse
Eines der wichtigsten Anwendungsgebiete der industriellen CT ist die Porositätsanalyse in Gussteilen und additiv gefertigten Bauteilen:
- Porengröße und -verteilung: Poren, Lunker und Gaseinschlüsse werden im Volumenbild dreidimensional erfasst und quantifiziert.
- Normative Bewertung: Porositätskennwerte werden nach EN 1370, ASTM E1245 oder bauteilspezifischen Zulassungsgrenzwerten bewertet.
- Rissnachweis: Planare Fehler wie Risse sind bei ausreichender Auflösung und günstiger Orientierung detektierbar.
Bauteilanalyse und Soll-Ist-Vergleich
Industrielle CT erlaubt neben der Fehlersuche auch eine geometrische Vermessung von Innenkonturen, die mit herkömmlichen taktilen Messverfahren nicht zugänglich sind. Der CT-Datensatz wird mit dem CAD-Modell verglichen (Soll-Ist-Vergleich); Abweichungen werden farbig visualisiert. Wanddickenanalysen und Querschnittsvermessungen sind direkt am Volumendatensatz durchführbar.
Auflösung und Systemparameter
Die Voxelgröße – und damit die erreichbare Detailerkennbarkeit – hängt von Bauteilgröße, Röhrenspannung, Detektorgröße und Vergrößerungsverhältnis ab. Typische Voxelgrößen liegen zwischen 5 µm (Kleinstteile) und mehreren Millimetern (Großbauteile). Hochauflösende µ-CT-Systeme erreichen Voxelgrößen unter 1 µm.
Anwendungsfelder
- Aluminium- und Magnesiumdruckguss: Porositäts- und Lunkeranalyse
- Additive Fertigung: Innere Defekte, Pulvereinschlüsse, geometrische Abweichungen
- Kunststoff- und Spritzgussteile: Bindenähte, Einfallstellen, Faserverteilung in GFK/CFK
- Elektronik: Inspektion von Leiterplatten, Lötstellen und Gehäusen
- Medizinprodukte: Knochenimplantate, Stents, Dentalkomponenten
Normen
EN ISO 15708 (Teile 1–4) regelt die industrielle CT für die zerstörungsfreie Prüfung. VDI/VDE 2630 behandelt die CT-Messtechnik für die Dimensionsmessung.