Das Fraunhofer IIS hat gemeinsam mit Mahle, einem der größten Hersteller von Kolbensystemen für Verbrennungsmotoren, ein weltweit einmaliges Computertomographie-System entwickelt. Mit der neuen Technologie kann ein Gussteil innerhalb von 30 Sekunden vollautomatisch hinsichtlich Fehlstellen und Maßhaltigkeit geprüft werden.
Die Kombination von Volumenberechnung und Bildauswertung ermöglicht erstmals eine vollautomatische, detaillierte 3D-Röntgenprüfung in der Linie. Die dreidimensionale Beschreibung der Defekte mit exakter Lageinformation und geometrischen Eigenschaften umfasst die Detektion von Lunkern und Porositäten sowie die Maßhaltigkeit der Wanddicken bezogen auf den innen liegenden Kühlkanal. Dieser hohe Detaillierungsgrad erlaubt eine genaue Analyse und Auswertung aller Fehler. Die Effizienz der Algorithmen und die kurzen Belichtungszeiten der extrem strahlenresistenten XEye-Röntgenkamera erlaubt äußerst geringe Gesamtmesszeiten von 30 Sekunden pro Gussteil.
Das entwickelte Computertomographie-System hat vielseitige Vorteile: Der Automatisierungsgrad wird im Vergleich zu bestehenden manuellen Prüfvorgängen am Kolben im 100 Prozent-Produktionstakt deutlich erhöht. Zudem wird die konventionelle Röntgenprüfung komplett sowie die Ultraschallprüfung zum Teil ersetzt. Darüber hinaus können Defekte differenziert bewertet und Gussanomalien in funktionsunkritischen Bauteilregionen gezielt zugelassen werden. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung des Ausschusses.
»Die Computertomografie in der prozessintegrierten Anwendung wird langfristig zu einem unverzichtbaren Bestandteil des industriellen Produktionsprozesses werden und dort nicht mehr wegzudenken sein«, so Dr. Holger Schnell, Abteilungsleiter Inspection Technology bei Mahle.
Die genaue Lagebestimmung der Defekte im Objekt führt auch zu einem besseren Verständnis des gesamten Gießprozesses.
Eine automatische Rückkopplung der gewonnenen Informationen über das Gussteil in die Parametrierung und Optimierung des Gesamtprozesses war bislang nur eine Vision. Durch die prozessintegrierte Computertomographie des Fraunhofer IIS rückt sie erstmals in greifbare Nähe.
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Erlangen
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