Das Röntgenverfahren wird in der Werkstoffprüfung schon seit langem zur Detektion von Guß- und Schweißnahtfehlern wie z.B. Poren, Lunkern, und auch Rissen eingesetzt. In der Großserienfertigung kommt meist die klassische Durchstrahlungsprüfung mit Radioskopie-systemen zum Einsatz Hier handelt es sich in der Regel um produktionsnahe oder -integrierte Prozeßüberwachungen.

DaimlerChrysler beschritt Anfang 90 als erster Automobilhersteller den Weg, die aus der Medizin bekannte Computertomographie als entwicklungsbegleitende Prüfmethode zu etablieren. Im Vordergrund stand hier, durch eine lagegenaue Fehler- und Konturerfassung frühzeitig fertigungstechnische Probleme zu erkennen und durch erprobungsbegleitende Prüfungen deren Funktionsrelevanz abzuschätzen. Die gemeinsam mit Geräteherstellern entwickelte CT-Anlage lieferte Einzelschnittbilder von bis dahin nicht gekannter Qualität. Neben der maßstäblichen Abbildung von innenliegenden Fehlern konnten auch dichteabhängige Strukturen wie z. B. heterogenen Werkstoffen sichtbar gemacht werden. Schon bald kam der Wunsch auf, nicht nur an ausgewählten Stellen, sondern von dem kompletten Bauteilvolumen CT-Schnitte aufzunehmen. Voraussetzung hierzu ist der Einsatz von hochauflösenden , röntgenempfindlichen Flächendetektoren; solche Detektoren werden seit Beginn dieses Jahres in kleinen Stückzahlen produziert. Die vorhandene CT-Anlage wurde Herbst 2000 mit einem solchen Detektor ausgestattet und liefert jetzt mit einer Messung 1024 Schnitte. Die Modernisierung verfolgt mehrere Ziele:

• Visualisierung von Materialfehlern im Bauteilvolumen; neben einer umfassenden Qualitätsaussage eröffnet sich auch die Möglichkeit, systematische Fehlerverteilungen zu erkennen und deren Ursache im Fertigungsprozeß zu beseitigen).
• Vollständige, quantitative Konturerfassung; durch nachgeschaltete Datenaufbereitung können so Wanddicken bestimmt, SOLL/IST-Vergleiche vorgenommen und nach entsprechender Flächenrückführung von dem vermessenen Bauteil ein neues 3D-Modell erzeugt werden. Besondere Bedeutung kommt dieser Technik zu, wenn verdeckte Konturen wie z. B. der Wassermantel des Zylinderkopfes zerstörungsfrei vermessen werden sollen.
• Überprüfung und Dokumentation der Bauteilqualität während der Prüfstandserprobung; da die CT-Prüfung zerstörungsfrei erfolgt können Fehlerausbreitung und Bauverformungen erkannt und Gegenmaßnahmen in einem frühen Entwicklungsstadium getroffen werden.

Mit der DC-CT-Anlage können Bauteile bis zu einem Volumen von 800x800x800 mm geprüft werden. Die Standardauflösung liegt bei ca. 200mm; durch den Einsatz einer Microfocusröhre sind Auflösungen bis ca. 20mm realisierbar. Der Schwerpunkt der Computertomografie liegt in der entwicklungsbegleitenden Bauteilprüfung.Da sie zerstörungsfrei in einem einzigen Meßablauf sowohl eine Fehler- als auch eine Dimensionsprüfung liefert stellt diese Methode nicht nur eine wesentliche Verbesserung der Bauteilbeurteilung sondern stellt häufig auch eine kostengünstge Alternative zu den klassischen Prüfungen dar.

Abb 1: Prüfanordnung

Abb 2: Rekonstruktionskette

Abb 3: Dimensionsprüfung - Datenaufbereitung

Abb 4: Dimensionsprüfung - SOLL/IST-Vergleich

Abb 5: Innenansicht der CT-Anlage mit Mikrofokusröhre, Prüfobjekt, Flächendetektor

Anlagenkenndaten

Abb 6: Visualisierungsprogramm

• Ortsauflösung 00x400x400 mm; 8x8x8 mm mit optischer Vergrösserung
• Dynamik 16 bit
• Röhren 225 kV Brennfleck 10 mm 450 kV Brennfleck 0,8 x 0,8mm / 1,5 x 1,5 mm
• Durchdringung ca. 250 mm Al, ca. 50 mm Stahl
• Detektoren 400x400 mm Flächendetektor mit 1024x1024 Pixel ( 640 mm Zeilendetektor mit 8000 Pixel)
• Bauteilgröße 350x350x350 mm; 700x700x700 mm mit Meßkreiserweiterung
• Rechner Zur Visualisierung: Siemens Celsius 800 (IA64), 16GB Arbeitsspeicher Rekonstruktion: Cray T3E (HWW BW); Cluster (Siemens HPC-Line) mit 64 CPUs
• Zeiten Meßzeit ca. 10-20 min für Standardmatrix Rekonstruktionszeit für 10242 mit 1440 Projektionen ca. 2 h Soll-Ist-Vergleich mit CAD ca. 3-5 h stark objektabhängig
• Kosten 2.1 Mio DM Invest
• Durchsatz In 4 Monaten ca. 350 Messungen

	Zylinderkopfschnitt mit Lunker
Abb 7: Zylinderkopf

Abb 8: Katalysator

Abb 9: Aluminiumschaum

Abb 10: Anwendungsbeispiel Apfel

Abb 11: Zylinderkopf

Abb 12: SOLL-IST-Vergleich

Abb 13: Soll-Ist Vergleich (Ein- und Auslasskanäle)

Abb 14: Soll-Ist Vergleich (Schnittdarstellung)

Abb 15: Wandstärkenprüfung