Koordinatenmesstechnik: CT wird genauer

Dieses nur rund 5 mm große Werkstück ist Teil einer Einspritzdüse. Die PTB hat es mit CT-gestützter Koordinatenmesstechnik gemessen. Die gelben Flächen stellen einen virtuellen Schnitt durch das Bauteil dar. Foto: PTB

Im Forschungsprojekt Advanct ist es gelungen, Qualität und Geschwindigkeit der Koordinatenmesstechnik mit Computertomografie (CT) deutlich zu verbessern.

Die industrielle CT hält immer mehr Einzug in die Koordinatenmesstechnik. Mit dieser bisher vor allem in der Medizin und der zerstörungsfreien Prüfung etablierten Technik lassen sich sowohl die äußeren als auch die inneren Geometriemerkmale eines Bauteils, wie etwa Hohlräume, berührungsfrei messen, ohne das untersuchte Objekt zu zerstören. In den vergangenen Jahren wurde die CT zunehmend für dimensionelle Messungen der Innen- und Außengeometrie von industriellen Werkstücken eingesetzt.

Die Röntgenstrahlen, die Grundlage für die Qualitätssicherung mit industrieller CT, haben 2020 übrigens ein Doppeljubiläum gefeiert: Vor 175 Jahren wurde Wilhelm Conrad Röntgen geboren und vor 125 Jahren entdeckte er die später nach ihm benannten Strahlen.

Doch Qualität und Geschwindigkeit der Messungen stehen einer breiten Nutzung der Technologie noch im Wege. Es werden schnellere und genauere Techniken benötigt, zum Beispiel um die Messung von Produktabmessungen und Oberflächenmerkmalen mit CT in Produktionslinien zu integrieren. Gemeinsam mit europäischen Forschungspartnern hat die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) daher Methoden entwickelt, die computertomografische Messungen in der Industrie deutlich verbessern, vor allem schneller und genauer machen.

CT-Messungen innerhalb weniger Minuten

Hier setzt das europäische Forschungsprojekt Advanct (Advanced Computed Tomgraphy for dimensional and surface measurements in industry) an, das durch die EU gefördert und von der PTB koordiniert wird. Im Laufe des dreijährigen Projekts ist es unter anderem gelungen, sowohl die Qualität als auch die Geschwindigkeit der mit CT durchgeführten Messungen deutlich zu verbessern. Dies beinhaltet eine Genauigkeitssteigerung um einen Faktor von 2 bis 8 und eine Reduzierung der Messzeit auf einige Minuten. Die Forscher gehen davon aus, dass diese Fortschritte die Anwendungen der CT-Technologie erheblich erweitern werden.

Die Schwerpunkte der Arbeiten der PTB innerhalb des Projektes sind:

  • die Entwicklung besserer Methoden zur Einmessung von CT-Systemen, um die Genauigkeit von CT-Messungen zu steigern,
  • die Korrektur von Messabweichungen, die durch Effekte in der Röntgenquelle und im Detektor entstehen,
  • verbesserte Verfahren zur Messung von Freiform- und Multimaterial-Objekten sowie
  • eine verbesserte Schätzung der Messunsicherheit.

Vorteile für europäische Hersteller von Koordinatenmesstechnik

Die wichtigste wirtschaftliche Auswirkung dieses Projekts könnte die Stärkung der europäischen Hersteller von hochentwickelten Präzisionsteilen und -systemen sein, beispielsweise in der Automobil- und Gesundheitsindustrie, die fortschrittliche Messmöglichkeiten für die Qualitätskontrolle und Entwicklung benötigen. Weiterhin können die Projektergebnisse die Marktposition der überwiegend in Europa angesiedelten Hersteller von CT-Systemen stärken.

Auf der Messe Control Virtuell 2021 präsentiert die PTB ihre Ergebnisse – inklusive 3D-Animation.

sk