Bauteile bei der Röntgenuntersuchung

Handys und Airbags sind auf zuverlässig funktionierende Bauelemente angewiesen. Um das Innenleben der Elektronikbauteile oder auch von neuen Materialien zu prüfen, haben Forscher am Fraunhofer-Entwicklungszentrum für Röntgentechnik EZRT ein mobiles Volumen-Computertomographie-System „CT-Mini“ entwickelt. Auf der Messe Control 2004 in Sinsheim ist es in Halle 6, Stand 6306 vom 11. bis 14. Mai zu sehen.

Qualitätssicherung in der Produktion setzt stark auf Bildverarbeitung. Häufig wird nur die Oberfläche geprüft, in vielen Fällen ist jedoch ein Blick in das Innere eines Bauteils notwendig. Dafür eignet sich ein Verfahren, das aus der Medizin bekannt ist und auch in der industriellen Fertigung eingesetzt wird, die 3-D-Röntgen-Computertomographie (CT).

„Wir können die Qualität eines Bauelements während des laufenden Produktionsprozesses mit der CT-Anlage überprüfen: Das platzsparende Tischgerät ist ein mal ein Meter groß. Es analysiert schnell, zerstörungsfrei und berührungslos die innere Struktur eines Objektes. Der Computertomograph und ein Steuerrechner sind zum Schutz vor Röntgenstrahlen in einem Gehäuse mit Bleiummantelung untergebracht. Nur Tastatur und Monitor befinden sich außerhalb“, erklärt Dr. Randolf Hanke, Abteilungsleiter am Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT in Fürth. Das EZRT ist eine gemeinsame Abteilung der Fraunhofer-Institute für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP in Saarbrücken und für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen. Die Wissenschaftler stellen den CT-Mini gemeinsam mit der Firma ProCon X-Ray GmbH auf der Messe Control 2004 vor.

Beispiel Leichtmetallschäume: Bei der Fertigung können unerwünschte und nicht sichtbare Inhomogenitäten oder Infiltrationen entstehen. Diese gefährden die Stabilität. „Um dies zu vermeiden, müssen die Bauteile geprüft werden“, sagt Hanke. „Das zu untersuchende Bauelement wird einfach auf einen Drehteller gelegt. Röntgenstrahlen durchdringen sein gesamtes Volumen und werden auf der anderen Seite von einem Detektor erfasst, der in 20 cm Entfernung fest montiert ist. Das gesamte Volumen wird bei einer Drehung des Objektes um 360° Grad aufgenommen.“ Die Analysesoftware vom EZRT errechnet aus nur einer Rotation das Volumen und baut daraus ein dreidimensionales Abbild auf, vermisst das Objekt und wertet die Bilder aus. Das Ergebnis kann dann entweder manuell oder automatisch begutachtet werden.

Die Vorteile des „CT-Mini“ liegen in seiner hohen Messgeschwindigkeit zwischen ein und fünf Minuten und der hohen Auflösung der Bilder (> 5 µm Voxelgröße, ein Voxel ist das kleinste Volumenelement eines gerasterten Raumes). Die Rechenleistung eines handelsüblichen Pentium IV Rechners reicht dazu aus. Auch kleinste Abweichungen im Bereich einiger Mikrometer entdeckt der Computertomograph. Der „CT-Mini“ kann ein Bauteil von maximal 3,5 cm durchleuchten.

Ansprechpartner:
Fraunhofer-Entwicklungszentrum für Röntgentechnik EZRT
Institut für Integrierte Schaltungen IIS
Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP
Dr. Randolf Hanke
Telefon 09 11 / 97 037-11
hanke@iis.fraunhofer.de