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X-Ray Imaging and Computed Tomography for Engineering Applications

Röntgenbildgebung und Computertomografie für technische Anwendungen
 
: Zabler, Simon; Maisl, Michael; Hornberger, Peter; Hiller, Jochen; Fella, Christian; Hanke, Randolf

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Volltext ()

Technisches Messen : TM (2020), Online First, 16 S.
ISSN: 0340-837X
ISSN: 0171-8096 (Print)
ISSN: 2196-7113 (Online)
Englisch
Zeitschriftenaufsatz, Elektronische Publikation
Fraunhofer IZFP ()
computed tomography; X-ray imaging; dimensional measurements; CT metrology; materials characterization; in situ CT; non-destructive testing; Computertomografie; Röntgenbildgebung; Dimensionelles Messen; Metrologie; Materialcharakterisierung; In-situ; zerstörungsfreie Prüfung

Abstract
After an incremental development which took place over four decades, X-ray imaging has become an important tool for non-destructive testing and evaluation. Computed Tomography (CT) in particular beholds the power of determining the location of flaws and inclusions (e. g. in castings and composites) in three-dimensional object coordinates. Therefore, and thanks to a speed-up of the measurement, CT is now routinely considered for in-line inspection of electronics, castings and composites. When precision and not speed is important, Micro-CT (μCT) can be employed for Dimensional Measurements (DM, e. g. quality assurance and shape verification), as well as for in situ testing, and for characterizing micro-structures in metals and composites. Using appropriate image processing and analysis μCT can determine the local fibre orientation in composites, the granular morphology of battery cathodes or the inter-connectivity of certain phases in casting alloys. Today, the large variety of X-ray instruments and methods poses an application problem which requires experience and a lot of knowledge for deciding which technique applies best to the task at hand. Application-specific guidelines exist for X-ray radiography testing (RT) only, whereas standardization has been applied to CT, unfortunately leaving out high resolution subμ CT, and nano-CT. For the latter exist an equally high number of NDT applications, however these instruments still necessitate a profound expertise. The task is to identify key industrial applications and push CT from system standardization to application specific automation.

 

Nach einer schrittweisen Entwicklung über vier Jahrzehnte, ist Röntgenbildgebung ein unverzichtbares Werkzeug der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) geworden. Insbesondere die Computertomografie (CT) vermag Fehler und Einschlüsse (z. B. in Guss- und Verbundteilen) in räumlichen Objektkoordinaten zu finden. Aus diesem Grund, und weil der Messprozess gehörig beschleunigt wurde, kommt CT für die in-line Prüfung von Elektronik, sowie von Guss- und Verbundteilen in Frage. Gilt Präzision vor Geschwindigkeit, eignet sich die Mikro- CT (μCT) für das dimensionelle Messen (DM, zur Qualitätssicherung und Formprüfung), oder für in situ Untersuchungen, oder zur Charakterisierung der Mikrostrukturen in Metall und Verbundwerkstoffen. Dank Bildverarbeitung und -analyse kann die μCT die lokale Faserrichtung im Verbund bestimmen, oder die Form von Granulen im Kathodenmaterial einer Li-Ionen Batterie, oder die Vernetzung intermetallischer Phasen in Gusslegierungen. Die große Bandbreite an Röntgen-Instrumenten und -Methoden stellt heute ein Problem für deren Anwendung dar. Es braucht viel Erfahrung, zu entscheiden, welches Problem mit welcher Technik zu lösen ist. Anwendungsspezifische Richtlinien gibt es leider nur in der Radiographieprüfung (RT), wohingegen die CT mit Standardisierungslinien vorlieb nehmen musste, welche u. a. hochauflösende subμ CT und nano-CT Systeme ignorieren. Für letztere existiert eine große Anzahl von ZfP Anwendungen, die Instrumente setzen jedoch einen hohen Grad an Expertenwissen voraus. Ein Ziel wäre es, CT für ausgewählte Schlüsselanwendungen von der Standardisierung zur Automatisierung zu bringen.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-586572.html