Metalle bis ins Innerste durchleuchten

FH Aalen erhält einzigartigen Computertomographen zur 3D-Bauteilprüfung

(27.11.00) Für die Fehlersuche in Körpern existieren zahlreiche Verfahren. Eine moderne Methode in der Medizin ist die Computertomographie. Dabei wird der menschliche Körper mittels Röntgenstrahlung scheibchenweise aufgenommen, und die zweidimensionalen Schnitte werden zu dreidimensionalen Bilder zusammenmontiert. Diese Bilder geben dann Auskunft über (krankhafte) Veränderungen des Körpers und seines Innenlebens.

Nach einem ähnlichen Prinzip arbeitet auch der Computertomograph (CT), der heute an der Fachhochschule Aalen den offiziellen Betrieb aufnimmt. Allerdings bestehen die untersuchten Körper hier nicht aus Fleisch und Blut, sondern aus Leichtmetall-Legierungen, wie Magnesium und Aluminium. Im Gegensatz zur medizinischen Tomographie kann direkt mit einer Umdrehung ein dreidimensionales Bild des Teils erzeugt werden. Mit einer Messkreiserweiterung lassen sich komplexe Bauteile bis zu einer Größe von 30 cm x 40 cm x 150 cm (L x B x H) untersuchen. Über ein spezielles Computerprogramm können bei einer CT-Umdrehung bis zu 800 Schnitte erzeugt bzw. dreidimensionale Bilder analysiert werden. Im Ergebnis lassen sich Fehler im Bauteilinneren, wie Hohlräume, dreidimensional und mit einer Auflösung von bis zu einem Hundertstel Millimeter darstellen, beschreibt Prof. Dr. Friedrich Klein. „Im Vergleich zu herkömmlichen zweidimensionalen Röntgenprüfungen ist die Auflösung um eine Zehner-Potenz besser“, erklärt der Aalener Fertigungstechniker, in dessen Gießerei-Labor der Tomograph steht, der in dieser Art und für diesen Einsatz bundesweit einzigartig ist.

Die CT-Anlage ist speziell für die Gussteilprüfung entwickelt worden, sagt Dr. Martin Simon von der Hersteller-Firma Wälischmiller aus Markdorf und Meersburg. „Die besonderen Stärken der Anlage sind zum einen die hohe dreidimensionale Auflösung und zum anderen die Fähigkeit, sowohl große als auch kleine Teile mit Abmessungen kleiner als ein Zentimeter zu scannen.“

„Die Computertomographie kann in Zukunft, verglichen mit den herkömmlichen zerstörungsfreien Prüfverfahren – etwa Röntgen- oder Ultraschallprüfung -, eine enorme Verbesserung bieten hinsichtlich der Unterscheidung von Fehlern und dreidimensionalen Ermittlung der Größe und Lage“, ist Prof. Klein überzeugt. Der CT soll das gesamte Bauteil erfassen und selbst dynamische Vorgänge, wie Speisungsvorgänge beim Abkühlen, sichtbar machen. Zudem soll erforscht werden, wie genau die ermittelten dreidimensionalen Daten von beliebigen Bauteilen in entsprechende CAD-Systeme überführt werden können. Dadurch ist es möglich, sehr rasch und ziemlich einfach z.B. Bauteile für Kleinserien zu produzieren, von denen keine technische Zeichnungen (mehr) existieren. „Durch den Computertomographen könnte eine deutliche Zeit- und Kostenersparnis in der Prozesskette von der Bauteil-Idee zur Serienproduktion erreicht werden“, unterstreicht Kleins Mitarbeiterin Dr. Irmgard Pfeifer-Schäller.

Mit dem Tomographen will das Aalener Wissenschaftlerteam ermitteln, wo der CT bei der Bauteilentwicklung und -prüfung eingesetzt werden kann. Ein weiteres Einsatzpotenzial liegt in der Erforschung neuer Werkstoffe und archäologischer Gegenstände. Geplant ist beispielsweise die Untersuchung neuer faserverstärkter Werkstoffe und archäologischer Guss- und Schmiedeteile. Der Tomograph ermöglicht der Fachhochschule Aalen weiterhin, zerstörungsfreie Bauteilprüfungen und Qualitätskontrollen bei hochwertigen, sicherheitsrelevanten Gussteilen für die Industrie durchzuführen.

Nicht zuletzt wird der Tomograph dem Werkstoff Magnesium einen Aufschwung bringen. Die Computertomographie fördert die Entwicklung von Sicherheitsteilen für die Fahrzeugindustrie, die aus dem leichten, steifen und recycelbaren Material bestehen. Leichtere und damit Benzin-sparendere Autos werden möglich. Damit hilft die Anlage – zumindest indirekt – auch dem Menschen.

Kontakt:
Dr. Irmgard Pfeifer-Schäller, Dipl.-Ing. (FH) Stephan Tomaschko, Prof. Dr. Friedrich Klein (Fertigungstechnik)
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