Computertomographie gibt Einblicke in additiv gefertigte Bauteile

Bestimmung von Maßabweichungen und Porosität

14/12/2017

Das große Anwendungspotential der Computertomographie bei der zerstörungsfreien Prüfung wurde am SKZ bereits mehrfach demonstriert, beispielsweise an gefügten Kunststoffprodukten oder Composites. Aktuell wird das Anwendungsfeld auf den wachsenden Markt additiv gefertigter Kunststoffbauteile ausgeweitet.

Bei lasergesinterten Kunststoffteilen, zum Beispiel Verdichterrädern aus PA12, können Größe und Verteilung von prozessbedingten Poren sowie die lokale Porosität quantifiziert und volumetrisch dargestellt werden (Bild 1). Diese Daten können dann sowohl für die Qualitätssicherung als auch für exaktere Simulationen und Lebensdaueranalysen herangezogen werden.

Darüber hinaus ist es über einen Soll-/Ist-Vergleich mit einem CAD-Datensatz möglich, Maßabweichungen zu ermitteln (Bild 2). Deren Verteilung wird entlang der Bauteiloberfläche graphisch dargestellt und kann z. B. zur Optimierung des Fertigungsprozesses eingesetzt werden.

Mit der am SKZ verfügbaren Computertomographie-Workstation exaCT M150 ist eine Detailauflösung von bis zu 38 μm möglich. Ausgestattet mit einer 125 kV Röntgenquelle und einem Industrie-Detektor mit 3,7 Megapixel können Kunststoffbauteile mit Dimensionen (L x d) von bis zu 250 x 130 mm untersucht und vermessen werden. Der Computertomograph exaCT S60 HR ist am SKZ mit einer 130 kV-Röntgenquelle ausgestattet. Hier liegt die maximale Detailauflösung sogar bei ca. 5 μm, sodass feinste Strukturen additiv gefertigter Bauteile oder einzelne Glasfasern in faserverstärkten Bauteilen sowie deren Ausrichtung erkannt werden können. Die maximal messbare Bauteilgröße (L x d) liegt hier bei ca. 50 x 40 mm. Um solch hohe Auflösungen zu ermöglichen, sind beide Systeme außerdem mit luftgelagerten Präzisions-Positioniersystemen mit Granitführungen ausgestattet.

Die Computertomographen können neben der Bauteilprüfung auch für weitere Themenfelder, beispielsweise die Analyse von Compounds, die Untersuchung der Rissbildung und die Prüfung von Spritzgussteilen eingesetzt werden.

Abbildung 1 - Lunkeranalyse

Bild 1: Schnitt durch die CT-Volumendaten eines lasergesinterten Verdichterrades aus PA12 mit Poren in Falschfarbendarstellung

Abbildung 2 - CAD-Abgleich

Bild 2: CAD-Abgleich in Falschfarbendarstellung zur Visualisierung der Maßabweichungen eines lasergesinterten Verdichterrades

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