Forschen an der THD
Innovativ & Lebendig
Bauteildigitalisierung mit Hilfe der industriellen Röntgen-Computertomographie
Das Fraunhofer Anwendungszentrum CT in der Messtechnik (CTMT) an der Technischen Hochschule Deggendorf (THD) in Niederbayern ist als Außenstelle direkt an das Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik (EZRT) angegliedert und ist somit Teil einer der größten Forschungseinrichtungen für Röntgentechnologie weltweit.
Speziell in den Bereichen der Anwendung und Weiterentwicklung der industriellen Röntgen-Computertomographie (CT) kann in Deggendorf auf einen Erfahrungsschatz von nunmehr fast 10 Jahren zurückgegriffen werden. Darunter zählen innovative Industriedienstleistungen (CT-Messtechnik, zerstörungsfreie Materialprüfung, Defekt- und Schadensanalysen) sowie die anwendungsorientierte Verbund- und Auftragsforschung.
Darüber hinaus werden angehende Ingenieure der Technischen Hochschule Deggendorf (THD) im Rahmen von Vorlesungen, Praktika und Abschlussarbeiten praxisnah ausgebildet.
Für das weiträumige Arbeitsgebiet stehen dem elfköpfigen Team um Professor Jochen Hiller zahlreiche aufgabenspezifische CT-Systeme, ausgestattet mit modernsten Hochleistungsrechnern und entsprechenden Analyse Tools zur Verfügung. Weiterhin soll noch in diesem Jahr ein fertigungsintegriertes CT-System installiert und in Betrieb genommen werden. Eine robotergestützte Digitalisierungszelle mit CT-Sensoren befindet sich bereits in der konkreten Planungsphase. Überdies bietet die Anknüpfung an das Fraunhofer EZRT Zugang zu weiteren leistungsstarken CT-Systemen und Ressourcen.
Zu den Hauptaufgaben der Wissenschaftler am Anwendungszentrum zählen vor allem Forschungsarbeiten im Bereich CT-Messtechnik, die Durchführung von Industrieprojekten und die praxisnahe Ausbildung der Studierenden an der THD im Rahmen von Vorlesungen und Praktika.
Darüber hinaus bietet das Fraunhofer Anwendungszentrum CT in der Messtechnik (CTMT) an der Technischen Hochschule Deggendorf ständig ein vielfältiges Angebot an interessanten Abschlussarbeiten sowie die Möglichkeit einer Anstellung als wissenschaftliche Hilfskraft.
Aufgabengebiete
- Weiterentwicklung der industriellen CT als universelles Digitalisierungswerkzeug im Produktlebenszyklus
- Datenmanagement: Verarbeitung und Analyse großer Datenmengen
- Automatisierung des Messprozesses und Integration in Produktionsabläufe
- Virtuelles Testen von Bauteilen und Entwicklung von digitalen Prototypen mittels CT-Daten und FE-Simulationen
- Praxisnahe Ausbildung von angehenden Ingenieuren der Technischen Hochschule Deggendorf (THD) im Rahmen von Vorlesungen, Praktika und Abschlussarbeiten
Anwendungsfelder
- Prüfprozesseignung: Unter Verwendung der VDA 5 Richtlinie kann die Eignung einer CT-Anlage als Messsystem und für den gesamten Prüfprozess überprüft werden. Die dabei ermittelte Erweiterte Messunsicherheit des Tomographen setzt sich aus verschiedenen Komponenten und Einflussgrößen zusammen, diese gilt es zu identifizieren und ihnen Unsicherheitswerte zuzuordnen bzw. diese zu bestimmen. Damit kann eine Aussage über die Wahrscheinlichkeit gemacht werden, mit der der wahre Wert einer Messgröße y, innerhalb des Intervalls ±u des Messergebnisses Y liegt.
- Genauigkeit von CT-Messungen: Um die Genauigkeit von CT-Messungen zu steigern, werden die Einflussfaktoren auf das Messergebnis systematisch untersucht. Basierend auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen, sollen Vorgaben für genauere Messungen erstellt werden. Zusätzlich wird an Methoden gearbeitet, die den CT-Prozess automatisieren sollen, womit die Wiederholgenauigkeit erhöht wird.
- CT-Prozessgeschwindigkeit und Bauteiloptimierung: Zur Kosteneinsparung und aus Qualitätsgründen ist eine Automatisierung des gesamten Messprozesses von enormer Bedeutung. Deshalb wurde eine mannlose Bestückung des Computertomographen durch einen Roboter realisiert. Durch fortlaufende Forschungsprojekte wird daran gearbeitet, dass in der Zukunft Bestückung, CT-Scan, Datenauswertung und abschließende Prüfprotokollerstellung durch einen Klick machbar sind.
- Minimierung des Bedienereinflusses bei CT-Messungen: CT-Bediener haben einen großen Einfluss auf das Ergebnis von CT-Messungen. Die Wahl der Maschinenparameter sowie die Ausrichtung der Werkstücke im CT sind zwei Beispiele für Faktoren, die einen großen Einfluss auf das Messergebnis haben. Mit Hilfe von Soft- und Hardware-basierten Methoden wird versucht, diesen Benutzereinfluss zu minimieren.
- In-Situ CT – Messtechnik an belasteten Bauteilen: Mit der dimensionellen Messung und Materialprüfung durch zerstörungsfreie In-situ Computertomographie werden Proben und Prüfobjekte verschiedenster Art unter Krafteinwirkung auf Verformung und Rissbildung untersucht. Ebenfalls werden Ergebnisse der Zug-Druckversuche mit Festigkeitssimulationen verglichen, um eventuelle Abweichungen festzustellen. Ziel ist es mit Hilfe der in-situ CT die Simulationsmodelle zu verbessern um eine bessere Darstellung der realen Verhältnisse zu erzeugen. Somit ist eine zerstörungsfreie Prüfung des Bauteils und eine Validierung der Simulation möglich.
- Prozess- und Bauteiloptimierung mit CT: Bereits in der Entwicklungsphase können komplexe Prototypen mit Hilfe von CT einfach analysiert werden. Die Ergebnisse ermöglichen eine Anpassung der Simulationsmodelle. Durch den gezielten Einsatz der Computertomographie im Fertigungsprozess lassen sich vorhandene Geometrieabweichungen frühzeitig erkennen und Werkzeugkorrekturen können durchgeführt werden. Dadurch werden Zeit und Kosten eingespart.
