Gemessene Qualität

Bei der Computertomographie macht man Aufnahmen einer Serie von 2D-Röntgen-Projektionsbildern. Hierzu wird das Prüfobjekt auf einem sehr genauen Manipulationssystem positioniert und mit Hilfe einer Präzisions-Drehachse während der Messung einmal um 360° rotiert. Dabei wird in Winkelschritten eine Serie von 2D-Durchstrahlungsbildern aufgenommen. Vor allem die Schärfe der Röntgenbilder, die durch die Güte der Röntgenquelle und des Detektors wesentlich beeinflusst wird, sowie die Präzision und Stabilität der Manipulationseinrichtung bestimmen die Qualität der Rohdaten und somit natürlich auch die Genauigkeit aller nachfolgenden Auswertungen am numerisch rekonstruierten 3D-Volumen. Es gilt also: Je besser das CT-Messsystem diesen ersten Schritt beherrscht, desto genauer lässt sich die Messaufgabe durchführen.

Neben einem stabilen, auf die jeweilige Anwendung angepassten Systemaufbau ist die Datenverarbeitung der Schlüssel für das erfolgreiche Messen mit Hilfe von Computertomographie. Mit der click & measure CT Funktion der phoenix datos x CT Software von GE Inspection Technologies kann die komplette Prozesskette voll automatisiert werden. Dies minimiert nicht nur die Bedienzeit, sondern auch den Einfluss des Anwenders auf die CT-Ergebnisse und führt damit zu einer noch größeren Wiederholbarkeit. Ist der Ablauf für ein Werkstück einmal programmiert, läuft der gesamte Scan- und Rekonstruktionsprozess einschließlich Volumenoptimierung und Oberflächenextraktion voll automatisiert. Dank automatischer Ansteuerung von 3D-Metrologiesoftware wie Polyworks von InnovMetric kann ein automatisch erzeugter Prüfbericht bereits nach weniger als einer Stunde vorliegen.

Messungen am virtuellen Bauteil

Ein wesentlicher Vorteil von CT ist eine schnelle visuelle Kontrolle über Soll-/Ist-Vergleiche. So kann das komplette Teil in Bezug auf Einhaltung wichtiger Funktionsmaße und Formtreue einfach und zeitsparend analysiert werden. Für die aus den CT-Daten erzeugten Polygonmodelle bietet PolyWorks hervorragende Auswertefunktionen. Dem Anwender steht zunächst vom schnellen Best-Fit über Ebene-Vektor-Punkt bis zu Referenzpunkten eine Reihe von Ausrichtmethoden zur Verfügung. Einfache und zugleich exakt parametrisierbare Funktionen zur Erzeugung von Merkmalen aus Polygonmodellen machen PolyWorks zu einem anwenderfreundlichen und effizienten Werkzeug. Neben Vergleichen zwischen Soll-und Ist-Geometrien sind auch eine Vielzahl von Form-und Lagetoleranzuntersuchungen möglich. Für eine flächenhafte Darstellung der Abweichung des Polygonmodells zur CAD-Referenz kann der Anwender zwischen diversen Vergleichsmethoden und Farbskalen wählen. Oberflächenvergleiche lassen sich z.B. als Falschfarbenbild direkt auf dem Polygonmodell und/oder CAD ausgeben, um Abweichungen auf einen Blick darzustellen. Für eine detaillierte Analyse ermöglichen Vergleichspunkte dem Nutzer eine exakte und wiederholbare Abweichungsanzeige zu definierten Soll-Punkten auf dem CAD. Die Auswertefunktionen von PolyWorks werden durch Messwerkzeuge wie Schnitte, 2D- und 3D Messschieber, Profillehren und Spalt-und Bündigkeitsmessungen ergänzt.

Beispiel Werkzeugkorrektur

In Verbindung mit modernen CT-Systemen ist PolyWorks auch produktionsbegleitend einsetzbar. Automatisierte Abläufe werden durch eine parametrische Serienmessungsfunktion mit statistischer Auswertung sowie durch Makros stark vereinfacht. Durch die neue automatische Projektaktualisierung wird übrigens jeder geänderte Parameter sofort auf Ausrichtungen, Vergleiche, Messwerkzeuge und Reports angewandt. Jede Messung ist somit nachvollziehbar, parametrisierbar und wiederholbar. Somit lassen sich für den Anwender erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen realisieren. Das weiß z.B. auch das Unternehmen F. & G. Hachtel, das seit 2008 einen industriellen Computertomographen von GE einsetzt. Die Ingenieure nutzen es zur Qualifizierung von Kunststoffbauteilen und zur Werkzeugkorrektur und bieten dies auch als Dienstleistung an. Ein Beispiel für die Werkzeugkorrektur zeigt sich in Abbildung 1: Der Soll-Ist-Vergleich der Bauteils Gewindering verdeutlicht eine gute Übereinstimmung des Bauteils im Gewindebereich.

Es zeigen sich aber erhebliche Abweichungen zur CAD Geometrie am äußeren Rand des Bauteils. Dieser Verzug führt zu Problemen der Montage, daher war eine Werkzeugkorrektur hier unerlässlich. Anstatt schwierig zu interpretierenden Einzelmesswerten als Ergebnis der klassischen Koordinatenmesstechnik liefert die CT-Analyse dem Konstrukteur unmittelbar die Hinweise und Vorhaltemaße, die zur Korrektur des Formeinsatzes benötigt wurden. Nach insgesamt vier Stunden lag die korrigierte Werkzeugkonstruktion bereits vor. Eine erneute CT-Untersuchung nach der Korrektur der Gießform bestätigte den Erfolg der Korrekturmaßnahme nach nur einer Rekursionsschleife.