Kompaktes CT-System zur 3D-Analyse von Hochleistungsverbundstoffen

Phoenix|x-ray hat zwei Computertomographie-Anlagen an das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geliefert. Das Besondere daran: In der ausgelieferten Systemkombination bieten die Anlagen neue Möglichkeiten der zerstörungsfreien 3D-Analyse der inneren Struktur von Hochleistungs-Verbundstoffen, wie sie für die nächste Generation von Luft- und Raumfahrzeugen eingesetzt werden.

Die Faserverbundstoffe der Zukunft enthalten unter anderem polymere und keramische Komponenten. Mittels der zerstörungsfreien 3D-Computertomographie (CT) können Entwickler das Verhalten der Materialien hinsichtlich Lebensdauer und Sicherheit unter extremen Belastungen testen. Dabei lassen sich selbst komplexe Strukturen, die sich bei einer Durchstrahlungs-Untersuchung per zweidimensionaler Röntgenmikroskopie überlagern würden, mit der 3D-Computertomographie eindeutig schichtweise analysieren. Jeder Unterschied innerhalb des Untersuchungsobjektes bezüglich Materialzusammensetzung, Dichte oder Porosität, der sich auf die Absorption der Röntgenstrahlung auswirkt, lässt sich im 3D-Volumenbild visualisieren und analysieren. Das ermöglicht exakte Aussagen über die räumliche Verteilung unterschiedlicher Stoffe, die Materialdichte oder die Lage von Fasern, ohne das Untersuchungsobjekt zu zerstören. Auch im Gefüge auftretende Defekte wie Risse, Poren oder Lunker lassen sich visualisieren und bezüglich ihres Volumens vermessen.


Bei den beiden Anlagen »v|tome|x l 450« und »nanotom« von Phoenix|x-ray garantiert eine granitbasierte Präzisionsmanipulation dauerhaft stabile Aufnahmebedingungen. Ein hochauflösender Digitaldetektor mit dreifacher Messbereichserweiterung sorgt für hohe Auflösungen auch bei größeren Proben. Die CT-Großanlage »v|tome|x l 450« erlaubt die dreidimensionale Untersuchung komplex geformter Bauteile und großer struktureller Baugruppen mit einem scannbaren Durchmesser bis zu 800 mm.

Der Tomograph verfügt über zwei verschiedene Röntgenröhren: Die 450-kV-Makrofokus-Röntgenröhre durchstrahlt dank ihrer hohen Leistung auch massive Metallbauteile, die 240-kV-Mikrofokus-Röntgenröhre hingegen untersucht komplexe Bauteile aus Kunststoff, Keramik, Leichtmetall und Faserverbundwerkstoffen mit einer Auflösung von kleiner 2 µm auf ihre innere Struktur und eventuelle Fehlstellen hin.


Eine detaillierte, zerstörungsfreie Untersuchung an kleinsten elektronischen Bauelementen und Materialproben ermöglicht das kompakte Labor-CT-System »nanotom«. Seine 180-kV-High-Power-Nanofocus-Röntgenröhre mit ihrem sehr kleinen Brennfleckdurchmesser erzeugt auch bei hohen Vergrößerungen ein scharfes Abbild der inneren Struktur des zu untersuchenden Werkstoffs. Mit Voxelauflösungen kleiner 500 nm dringt das »nanotom« in Bereiche vor, die bisher der aufwändigeren Synchrotron-Technologie vorbehalten waren.