Die Industrielle CT Messtechnik für die Qualitätsprüfung

Die Qualitätsprüfung ist heutzutage eine der wichtigsten Aufgaben von Unternehmen, die Produkte für die Industrie herstellen. Sie garantiert, dass die Produkte den Anforderungen der Kunden entsprechen und ihren Einsatzzweck zu 100 % erfüllen.

Was ist die Industrielle CT Messtechnik? Die industrielle Computertomografie ermöglicht die zerstörungsfreie Überprüfung von Bauteilen und Baugruppen. Sie ermöglicht die Vermessung und Materialanalyse von Teilen für die Qualitätsüberprüfung.

In der industriellen CT Messtechnik werden Bauteile mit einem Hochleistungs-Röntgenstrahl durchleuchtet und eine hohe Anzahl von Röntgenbilder angefertigt. Diese bieten die Möglichkeit, CAD-Modelle zu erstellen, mit denen die Bauteile mit 3D-Daten verglichen werden können. Unterschiede, die sich außerhalb der definierten Toleranzen befinden, können so sicher und genau identifiziert werden.

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Vorteile der Industriellen CT Messtechnik vs. optischer und mechanischer Messtechniken

In der modernen Qualitätsprüfung werden Bauteile auf verschiedene Anforderungen geprüft, um deren Funktion zu gewährleisten. Besonders kritisch ist die Qualitätsprüfung bei sicherheitsrelevanten Bauteilen. Sie müssen genau überprüft werden, da Produktionsfehler fatale Folgen haben können.

In den meisten Fällen werden die Qualitätsanforderungen der Bauteile von Kunden exakt vorgeschrieben. In der Qualitätsabteilung muss dann entschieden werden, wie die Anforderungen der Kunden überwacht, garantiert und dokumentiert werden können. Bei vielen Bauteilen reicht es aus, optische oder mechanische Messungen durchzuführen, um die Maßgenauigkeit der Bauteile gewährleisten zu können.

Wenn die Qualitätsanforderungen aber sehr hoch sind, können normale Messtechniken schnell an ihre Grenzen stoßen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn es sich um sicherheitsrelevante Bauteile handelt, von deren Funktion Menschenleben abhängen. Dies kann unter anderem der Fall in der Automobilindustrie, der Luftfahrtindustrie und der Raumfahrtindustrie sein. Es liegt dann in dem Interesse der Unternehmen, Messtechniken einzusetzen, die eine 100 % Maßgenauigkeit und die entsprechenden Materialanforderungen gewährleisten. Dabei stoßen die traditionellen Messtechniken schnell an ihre natürlichen Grenzen.
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Mechanische Messtechniken

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Unter die mechanischen Messtechniken fallen Messmethoden, wie der Messschieber und Messlehren. Auch der Mikrometer und Messanlagen mit mechanischer Abtastung werden als mechanische Messvorrichtungen bezeichnet. Sie können in der Qualitätsprüfung dafür verwendet werden, um die Maßgenauigkeit von Bauteilen zu überwachen.

Welche mechanischen Messtechniken eingesetzt werden, hängt von den Anforderungen der Kunden ab. Ausschlaggebend ist die Toleranz, die bei den Bauteilen festgelegt wurde. Während mit dem Messschieber nur Toleranzen von +- 0,1 mm überprüft werden können, können mit modernen Multi-Sensor-Messgeräten digitale Messungen vorgenommen werden, die teilweise Toleranzen von mehreren hundertstel Millimeter erkennen können.

Materialprüfungen und Maße im Inneren der Bauteile können mit mechanischen Messgeräten nicht überprüft werden!

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Optische Messgeräte

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Optische Messgeräte nutzen optische Sensoren oder Laserstrahlen, um Bauteile vermessen zu können. Im Gegensatz zu mechanischen Messgeräten können sie Toleranzen von unter 1 µm erkennen. Die Messungen werden im Gegensatz zu den mechanischen Messgeräten ohne Kontakt zu dem vermessenden Bauteil gemacht. Der Vorteil von optischen Messgeräten liegt in erster Linie in ihrer Genauigkeit. Da die Bauteile für die Vermessung nicht von einem Sensor abgetastet werden müssen, werden auch Messungenauigkeiten ausgeschlossen.

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Die Industrielle CT Messtechnik

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Die industrielle Computertomografie wird dann als Messtechnik eingesetzt, wenn die konventionellen Messtechniken nicht die benötigte Genauigkeit bieten, oder Bauteile und Baugruppen zu kompliziert sind. Dies können zum Beispiel Maßangaben von Baugruppen sein, deren Bauteile einzeln überprüft werden müssen, die aber für die Messungen nicht demontiert werden können. Die industrielle Messtechnik bietet mittels Computertomografie auch die Möglichkeit, Materialeinschlüsse zu prüfen, die zu qualitativen Problemen im Bauteil führen können.

Die industrielle Computertomografie ist mittlerweile ein etabliertes Verfahren in der

Qualitätssicherung, mit der Produktion und Prozesse sicher überwacht werden können. Zudem bietet die industrielle CT Messtechnik die Möglichkeit, Bauteile und komplette Baugruppen digital zu erfassen. Im Gegensatz zu taktierenden Messtechniken, die schnell an ihre Grenzen gelangen, kann die industrielle CT Messtechnik, komplexe Bauteilstrukturen und filigrane Bauteilgeometrien erfassen und ermöglicht eine digitale Beurteilung.

Die mit der industriellen CT Messtechnik erstellten 3D-Volumenmodelle können auf ihre Bauteilbeschaffenheit bewertet werden, was sowohl die Außenhaut als auch die inneren Strukturen betrifft. Außerdem bietet sie die Möglichkeit, Defekte, wie Lufteinschlüsse, poröse Stellen, Risse oder Lunker zu finden, die qualitative Probleme darstellen. Selbst Faserverläufe können mit der industriellen Computertomographie sichtbar gemacht werden.

Ein weiterer Vorteil der Computertomografie ist die Überprüfung kompletter Baugruppen, mit denen die Passgenauigkeit der einzelnen Komponenten überprüft werden kann. Es kann eine Bewertung des Montagezustands gemacht werden, ohne dass eine Demontage der Baugruppen benötigt wird.

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Reverse Engeneering mit der industriellen CT Messtechnik

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Die zerstörungsfreie Vermessung von Bauteilen mit der industriellen CT Messtechnik erlaubt es, komplexe 3D-Volumen Modelle zu erstellen, mit denen Pläne für eine Reproduktion hergestellt werden können. Da es mit der Computertomographie auch möglich ist Wandstärkeanalysen im Inneren von Bauteilen und Baugruppen durchzuführen, können exakte Pläne für die Reproduktion hergestellt werden.

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Direkter Vergleich von Bauteilen

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Ein weiterer Vorteil der industriellen CT Messtechnik ist die Möglichkeit, zwei oder mehrere Bauteile direkt zu vergleichen. Dadurch können Unterschiede festgestellt werden, die bei der industriellen Produktion auftreten können. So können Produkte verglichen werden, die am Anfang einer Charge, in der Mitte einer Produktionscharge und am Ende der Produktion hergestellt werden. Auf diese Weise können Toleranzen in der Produktion identifiziert werden, die zu qualitativen Problemen führen können.

In der industriellen CT Messtechnik muss zwischen verschiedenen Verfahren unterschieden werden:

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Die zweidimensionale industrielle CT Messtechnik

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In zweidimensionalen industriellen CT Messtechnikanlagen wird das zu vermessende Objekt nicht gedreht. Diese Anlagen können Teile in einem einzigen Strahlengang vermessen. Diese Messtechnik eignet sich am besten zur Überprüfung von Schadstellen im Inneren der Bauteile und zur Erfassung von zweidimensionalen Maßangaben.

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Die dreidimensionale industrielle CT Messtechnik

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Bei der dreidimensionalen CT Messtechnik wird das zu vermessende Bauteil gedreht und ermöglicht dadurch die Erstellung von komplexen 3D-Modellen. In dem Messvorgang werden die zu vermessenden Objekte Schicht für Schicht aufgenommen. Es entstehen Datenmodelle, die aus vielen verschiedenen Punkten bestehen. Sie können in 3D-Modelle umgewandelt werden, mit denen eine genaue Qualitätsüberprüfung vorgenommen werden kann.

Um 3D-Modelle zu erstellen, werden Computer mit hoher Rechenleistung und viel Speicherplatz benötigt. Dreidimensionale CT Messanlagen sind durch ihre komplexere Technik und die höheren Anforderungen teurer als zweidimensionale CT Messanlagen.

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Die industrielle Helix CT Messtechnik

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Die Helix CT Messtechnik basiert auf der dreidimensionalen CT Messtechnik. Das zu vermessende Bauteil wird jedoch auch in der Längsachse verschoben. Das Röntgenbild wird schraubenförmig (Helix) aufgebaut. Die Helix CT Messtechnik eignet sich besonders für längere Bauteile, die sich mit den anderen Messverfahren nicht messen lassen.

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Unterschiede aufgrund der Baugröße von CT Anlagen

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Anlagen für die industrielle CT Messtechnik lassen sich auch aufgrund ihrer Größe unterscheiden. Die Anforderungen an die Größe werden durch die Dimension der zu vermessenden Bauteile und der benötigten Messgenauigkeit bestimmt.

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Makro CT Messanlagen

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Makro CT Messanlagen werden für große Bauteile und Baugruppen hergestellt. Sie können Objekte von mehreren Metern Kantenlänge röntgen. Da die Messgenauigkeit darunter leidet, werden diese Anlagen meistens bei der Qualitätsüberprüfung von kompletten Baugruppen verwendet. Dadurch kann festgestellt werden, ob alle Komponenten in den Baugruppen korrekt verbaut wurden. Eine hochauflösende Vermessung der einzelnen Bauteile ist mit der Makro CT Messtechnik in den meisten Fällen nicht möglich.

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Mikro CT Messanlagen

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Mikro CT Messanlagen werden für Bauteile mit einer maximalen Kantenlänge von bis zu 10 cm entwickelt. Die Auflösung dieser Anlagen befindet sich im Mikrometer-Bereich und eignet sich für die genaue Qualitätsbewertung von Bauteilen. Diese Anlagen werden besonders oft zur Überprüfung von Verbundwerkstoffen eingesetzt. Sie können Risse, Einschlüsse, Grate und Lunker identifizieren, die zu qualitativen Problemen führen.

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Sub-Mikro CT Messanlagen

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Sub-Mikro CT Anlagen spielen in der industriellen CT Messtechnik nur eine kleine Rolle. Sie werden für die Vermessung von sehr kleinen Bauteilen verwendet und bieten eine Auflösung von bis zu 500 μm an. Sie werden meistens für die Qualitätsüberprüfung von elektronischen Bauteilen oder bei der Vermessung von organischen Objekten angewandt.

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Einsatz von der industriellen CT Messtechnik in der Qualitätskontrolle

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Die Computertomographie bietet wichtige Informationen für die Qualitätskontrolle von Bauteilen, die mit anderen Messtechniken nicht generiert werden können. Für die meisten Unternehmen lohnt es sich aber nicht, eine industrielle CT Messanlagen zu akquirieren, da der Einsatz nur beschränkt für die industrielle Produktion geeignet ist und die Anlagen sehr teuer sind.

Dienstleister wie Q-Tech bieten die Möglichkeit, Bauteile und Baugruppen mit der industriellen CT Messtechnik zu vermessen und die Ergebnisse in die Qualitätsüberwachung einfließen zu lassen. Dadurch kann die Qualität der entsprechenden Bauteile gewährleistet werden oder entsprechende Produktionsänderungen eingeleitet werden.

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