Mit Röntgenstrahlen Maß nehmen

Weicht ein Bauteil nur einige hundertstel Millimeter vom Soll ab, ist es häufig schon Ausschuss. Hersteller überprüfen daher regelmäßig alle Maße. Die industrielle Computertomographie kann diesen Prozess zukünftig beschleunigen und gleichzeitig Materialfehler aufzeigen. Auf der Fachmesse Control in Sinsheim bei Heidelberg können sich Interessenten vom 26. bis 29. April näher über den Einsatz des CT-MINI in der dimensionellen Messtechnik informieren (Halle 6, Stand 6306).

Manchmal hängt das Überleben nicht am seidenen Faden, sondern einem winzigen Zahnrad. Bei Sicherheitsgurten etwa gewährleisten die kleinen Bauteile, dass die Gurte im richtigen Moment straff sitzen – allerdings nur, wenn Größe und Form der Zahnräder exakt stimmen. Daher kontrollieren Hersteller regelmäßig, ob ihre Maschinen alle Bauteile mit korrekten Abmessungen fertigen. Klassisch nutzen sie dafür optische Methoden oder tasten die Oberfläche ab. Beide Prozesse können allerdings mehrere Stunden dauern. Komplexe Konturen mit Unterschneidungen, wie etwa in einem Gewinde, lassen sich so aber nur schwer oder gar nicht erfassen. Mit Röntgenstrahlen hingegen ist dies möglich. Wissenschaftler des Fraunhofer-Forschungsverbunds Vision haben den Röntgencomputertomograph CT-MINI weiterentwickelt und mit Software für solche Materialprüfungen ausgestattet.

Bei der neuen Anwendung erfasst das Gerät den Übergang von Festkörper zu Luft und ermittelt so die Konturen des Bauteils, also dessen metrischen Ist-Zustand. Um diesen mit dem Soll-Zustand zu vergleichen, also dem CAD-Konstruktionsdatensatz, wandelt die Software die Tomographiedaten in eine räumliche Wolke aus Messpunkten um. Ein weiterer Algorithmus findet darin automatisch geometrische Elemente, wie Ebenen und Zylinder, und beschreibt so die durchleuchteten Bauteile im Raum – auf bis zu zehn Mikrometer genau. So lassen sich Bohrungsdurchmesser, Abstände und Winkel bestimmen und gegebenenfalls nachbearbeiten. Für eine erste und schnellere Visualisierung lässt sich die Punktewolke alternativ in STL-Oberflächendaten umwandeln. Daraus können etwa Rapid-Prototyping-Verfahren Modelle Schicht für Schicht aufbauen. „Die Prozesskette von einem CAD-Modell zur Produktion eines Musterbauteils und zurück zum CAD-Modell haben wir mit dieser Prüfeinrichtung erstmals geschlossen“, resümiert Randolf Hanke, Leiter des Entwicklungszentrums für Röntgentechnik EZRT in Fürth.

Der nördlich von Hannover ansässige Automobilzulieferer ITW Deltar wird den CT-MINI ab Mai zur Erstbemusterung von Spritzgussteilen einsetzen. „Wir fertigen Komponenten für Sicherheitsgurte, die maximal fünfzig Mikrometer vom Soll abweichen dürfen“, sagt Ralf Wulf, Quality Manager bei dem Unternehmen. „Die neue Röntgentechnik wird unsere Messzeit voraussichtlich halbieren.“