Fortentwicklung der industriellen Mikrofokus-Röntgen-CT-Inspektionslösungen von Nikon Metrology durch einen neuen Offset-CT-Rekonstruktionsalgorithmus für einzigartige Scan-Geschwindigkeiten und Bildauflösungen.
Beim Einsatz der Röntgen-CT (Computertomografie) für die zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von großen Bauteilen wie z. B. Alu-Gussteilen oder Batteriemodulen für E-Fahrzeuge, besteht die Herausforderung darin, die Zeiten der Inspektionszyklen zu verkürzen, ohne Einbußen hinsichtlich der Auflösung. Eine der Voraussetzungen dafür ist eine hohe Intensität bzw. ein hoher Fluss der Röntgenstrahlung.
In der Röntgen-CT-Systemreihe von Nikon Metrology kann ein Rotationstarget den Fluss für eine gegebene Brennfleckgröße verdreifachen, und der Fluss kann durch den motorisierten FID (Focal spot to Imager Distance), der den Detektor auf Knopfdruck noch näher an die Quelle heranbringt, noch weiter erhöht werden.
Mit der Einführung eines neuen Offset-CT-Rekonstruktionsalgorithmus in der jüngsten Version der Inspect-X-Software des Herstellers, ist es nicht nur möglich, größere Komponenten zu scannen, sondern es kann auch mit höherer geometrischer Vergrößerung gescannt werden. Das Offset-CT-Modul ist für alle Röntgen-CT-Systeme von Nikon Metrology von 180 kV bis 450 kV erhältlich.
Diese einzigartige, von dem neuesten Rotating.Target 2.0, dem einstellbaren FID und der Offset.CT gebildete Kombination, die in keinem industriellen CT-System des Wettbewerbs zu finden ist, bietet die Möglichkeit, die Zykluszeiten deutlich zu reduzieren und eine bessere Auflösung zu erhalten, selbst bei der Bearbeitung großer und komplexer Bauteile.
Offset.CT-Scannen verbessert die auflösung bei der bildgebung kleiner oder großer bauteile
Offset.CT ist eine Scan-Methode, die es ermöglicht, kleine oder große Bauteile in allen Einzelheiten zu überprüfen, während sich nur ein Teilbereich der Probe während der Rotation im Sichtfeld befindet. Das Bauteil wird so platziert, dass nur etwas mehr als die Hälfte des Objekts innerhalb des Röntgen-Kegelstrahls liegt, was ein viel größeres Sichtfeld und Rekonstruktionsvolumen ermöglicht.
Dies hat im Vergleich zur herkömmlichen Computertomografie zwei wesentliche Vorteile für die Bauteilinspektion. Zum einen können große Bauteile – auch solche, die größer als der Detektor selbst sind – gescannt werden, ohne dass ein größeres CT-Gerät erforderlich ist. Zum anderen können die Bauteile viel näher an die Röntgenquelle herangebracht werden, was eine stärkere Vergrößerung und somit eine deutlich höhere Voxel-Auflösung ermöglicht. Folglich kann ein breiterer Bereich von Probengrößen mit hoher Auflösung gescannt werden.
Daher ist es einfacher, eine Vielzahl von kritischen Inspektionsarbeiten durchzuführen, einschließlich der Identifikation kleiner interner Defekte, der Messung von Merkmalen im Inneren komplexer Bauteile oder der Erkennung von Abweichungen von einem nominalen CAD-Modell, selbst beim Umgang mit großen Bauteilen.
Vorteile der einstellung des abstands zwischen quelle und detektor
Der einstellbare FID ist eine Standardfunktion von 225-kV-XT-H-Systemen von Nikon Metrology und großvolumigen CT-Systemen bis 450 kV. Der Vorteil der Verkürzung des Abstands zwischen der Quelle und dem Detektor mithilfe der motorisierten FID-Funktion liegt in der Steigerung des Röntgenflusses. Dadurch werden das Signal-zu-Rauschen Verhältnis und die Bildqualität digitaler Röntgenaufnahmen und dreidimensionaler Voxeldaten verbessert, bei gleichzeitig höherer Scangeschwindigkeit.
Die drehung des targets verdreifacht die leistung
Das proprietäre Rotating.Target 2.0 von Nikon Metrology ist in der Lage, Röntgenstrahlen zu erzeugen, die bei einer gegebenen Mikrofokus-Brennfleckgröße dreimal so stark sind, ohne Verringerung der Bildauflösung. Dadurch verkürzen sich die Scan-Zeiten und/oder es ist möglich, dichtere Proben zu durchdringen. Rotating.Target 2.0 hat eine Höchstspannung von 225 kV bei einer Höchstleistung von 450 W; für größere und dichtere Bauteile ist jedoch eine Rotationstarget-Röntgenquelle mit einer Spannung von 450 kV erhältlich. Beide Versionen der Röntgenquelle sind nur bei Nikon Metrology zu finden und sie bieten eine unübertroffene Auflösung für die Inspektion komplexer Bauteile.
Fazit
Die Kombination der drei Funktionen – Rotating.Target 2.0, motorisierter, einstellbarer FID und Offset.CT – die kein anderer Anbieter in seinem Programm hat, bietet dem Benutzer die Möglichkeit, bei der Implementierung der Röntgen-CT für die Qualitätskontrolle in Automobilwerken und deren Lieferketten, sowie in anderen Fertigungsbranchen, die perfekte Balance zwischen Scangeschwindigkeit und Auflösung zu finden.
Größere Bauteile mit komplexen Bauformen wie Gussteile und additiv gefertigte Komponenten, von denen einige in den letzten Jahren deutlich größer geworden sind, profitieren besonders von den industriellen Röntgen-CT-Lösungen von Nikon Metrology. Die Inspektion von Batteriemodulen für E-Fahrzeuge, in welche einzelne Batteriezellen, die eine hochauflösende Bildgebung erfordern, in eine größere Schutzeinheit eingekapselt sind, eignet sich besonders gut für diese Technik.
Die 3D-Daten, die von diesen CT-Systemen erfasst werden, tragen zur Kosteneinsparung, zur Verringerung von Ausschuss und der Ausfallraten während des gesamten Lebenszyklus eines Produkts bei. Das trifft in der Phase der Produktentwicklung und in der Vorserienphase zu, in denen Bauteile gescannt werden, um die Produktionsparameter zu optimieren. Darüber hinaus können diese Lösungen diese Vorteile in der gewünschten Größenordnung liefern und die Serieninspektionen in der Produktionsumgebung zwecks verbesserter Prozesskontrolle unterstützen.
