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Der volle Durchblick

Computertomographie für industrielle Messtechnik
Der volle Durchblick

Koordinatenmessgeräte sind eine etablierte Größe für industrielle Mess- und Prüfaufgaben. Bereits seit einigen Jahren setzen immer mehr fertigende Unternehmen auch Röntgensysteme für messtechnische Aufgaben ein. Anwender erhalten so mit nur einer Aufnahme eine Vielzahl an Daten sowie einen zerstörungsfreien Blick ins Innere von Materialien und Bauteilen.

Lange Zeit galt die Röntgentechnologie für industrielle Anwendungen als noch nicht ausgereift und zuverlässig genug für die Qualitätssicherung. Ein Blick in so manches modernes Fertigungsunternehmen widerspricht dem jedoch. Bereits seit vielen Jahren sind in vielen Industrien Röntgensysteme für messtechnische Aufgaben, Analysen und Inspektionen im Einsatz und ergänzen oder ersetzen klassische Mess- und Prüfgeräte. Lunker, Einschlüsse oder Risse im Metallguss, Poren oder Schwund im Spritzguss oder dimensionale Abweichungen, die den Zusammenbau beeinflussen – die wenigsten Mängel sind an der Oberfläche zu detektieren, meist verbergen sie sich im Inneren.

Normalerweise bedeutet das in der Qualitätssicherung, dass Produkte zerstört werden müssen, um einen Einblick erhalten zu können; ein aufwendiges, zeit- und kostenintensives Verfahren. Die Röntgentechnologie erlaubt dagegen den Blick ins Innere, ohne ein Bauteil zu zerstören. Gegenüber taktilen Messgeräten kann sie zudem auch nicht antastbare, weiche Materialien messtechnisch auswerten. Sie ermöglicht so alles von der Inspektion auf interne Defekte über Analysen im Submikrometerbereich bis hin zu dimensionellen Messungen interner Strukturen auf schnelle und vergleichsweise einfache Weise.

Für diese Vielzahl an Anwendungs- und Anforderungsprofilen steht heute ein breites Portfolio an Röntgenlösungen zur Auswahl:

  • 2D- und 3D-Röntgensysteme für die schnelle und automatisierte Inspektion
  • hochpräzise Computertomographen (CT), die neben der 3D-Bildgebung auch eine präzise Messung direkt auf dem 3D-Datensatz erlauben
  • hochauflösende 3D-Röntgenmikroskope, die Details im Nanometerbereich sichtbar machen.

Natürlich haben Röntgensysteme auch ihren Preis – im wörtlichen wie übertragenen Sinn. Diese bringen im Vergleich zu einem Koordinatenmessgerät einen höheren Aufwand im Betrieb mit sich, da sie eine Strahlenschutzprüfung und einen Strahlenschutzbeauftragten erfordern. Wartung und Verschleißteile bedeuten – je nach Röhrenkonzept – Unterhaltskosten, die bei einer Rentabilitätserwägung bedacht werden sollten: Eine in einem CT eingesetzte offene Röhre hat eine unendliche Lebensdauer, muss aber im Ein-Schicht-Betrieb mit acht Stunden dreimal im Jahr gewartet werden. Eine geschlossene Röhre dagegen ist wartungsfrei, hat aber eine begrenzte Lebensdauer – etwa 16.000 Stunden oder sieben Jahre im Ein-Schicht-Betrieb.

Eine Aufnahme, viele Daten

Zugleich bietet die Röntgentechnologie eine Reihe weiterer Vorzüge: So können Daten zu vielen verschiedenen Messmerkmalen mit nur einer Aufnahme zugleich erhoben werden. Das Aufspannen ist vergleichsweise einfach, ein Umspannen ist nicht erforderlich. Ein Erstmusterprüfbericht kann schnell und einfach erstellt werden, da das gesamte Bauteil mit einer Aufnahme erfasst wird und nicht mit mehreren Messsystemen überprüft werden muss. Es können mehrere Bauteile zugleich aufgenommen werden. Einmal aufgenommene 3D-Daten können weiterverarbeitet werden, was das Reverse Engineering erleichtert. Ohne das Bauteil erneut aufzunehmen, kann das Messprogramm modifiziert oder Daten requalifiziert werden. Und schließlich können CT-Daten mit Messdaten von Koordinatenmessgeräten abgeglichen werden, wenn als Software Calypso von Zeiss (EMO: Halle 6, Stand B72) eingesetzt wird.

Darüber hinaus bieten CTs von Zeiss Eigenschaften, die bereits von Koordinatenmessgeräten bekannt sind beziehungsweise auf der Erfahrung mit diesen beruhen. So kommt bei Zeiss CTs auch Computer Aided Accuracy (CAA) zum Einsatz, also eine computergestützte Korrektur der Verfahrwege. Mit einem Einmesskörper können Anwender dies überwachen und automatisch korrigieren. Zudem garantiert ein Dakks-kalibriertes Prüfmittel eine spezifizierte Messgenauigkeit im gesamten Messvolumen. Dadurch kann Zeiss einen Maximum Permissible Error (MPE ) nach VDI/VDE 2630 Blatt 1.3 angeben. So ergibt sich bei den CTs eine Genauigkeit von bis zu 2,9μm+L/100 für die Kugelmittelpunktabstandsabweichung.

Ein Koordinatenmessgerät ist in vielen Fällen weiterhin die richtige Wahl für messtechnische Aufgaben. Zum Beispiel, wenn der Anwender nur wenige Merkmale messtechnisch auswertet; wenn er nur in geringer Stückzahl misst und, sofern zutreffend, eine Zerstörung der Probe in Kauf nehmen kann; oder wenn es auf maximale Genauigkeit ankommt. Mit einem Koordinatenmessgerät erhalten Anwender eine etablierte Technologie, die hochgenaue Messungen mit vergleichsweise niedrigen laufenden Kosten möglich macht.

Röntgensysteme hingegen können neue Anwendungsfelder eröffnen, die ein Koordinatenmessgerät schwer oder gar nicht abdecken kann. Und trotz der höheren Unterhaltskosten kann sich ein Röntgensystem schnell amortisieren. So kann eine 100%-Prüfung etwa von Gussteilen direkt nach deren Fertigung die Fertigungskosten signifikant senken, indem Mängel vor der Weiterverarbeitung aufgedeckt werden. ■


Die Autoren

Jens Hansen

Product Manager CT

Jörg Schmidt

Application Engineer CT, Zeiss Industrielle
Messtechnik

www.zeiss.de/messtechnik

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