Neue Computertomografen – benutzerfreundlich und effizient

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Ein starker Treiber bei der Entwicklung von Computertomografen (CT) ist der Wunsch der Unternehmen nach einem einfachen Handling der Geräte. Die von Zeiss auf der Control 2016 erstmals der Öffentlichkeit vorgestellten Geräte reduzieren deshalb auch den Einlernaufwand der Bediener weiter. Zum einen, weil Funktionen und Software sich intuitiv erschließen und zum anderen, weil die neuen CTs mittlerweile bestimmte Aufgaben automatisiert übernehmen.
Noch ist es ein Traum. Doch der Trend geht laut Dr. Petra Schmidt, Leiterin Produktmanagement und Technischer Vertrieb CT bei Carl Zeiss Industrielle Messtechnik, „klar in die Richtung der Vollautomatisierung“. Das heißt, irgendwann könnten CT mehr oder weniger selbständig erkennen, welches Bauteil sie mit welchen Parametern scannen müssen, um ein optimales Volumenmodell zu erhalten und dabei effizient zu arbeiten. Noch ist das, wie gesagt, Zukunftsmusik. Denn bezogen auf die Bauteile, Werkstoffe und auf die Leistungsparameter der Computertomografen ist die Bewältigung dieser Aufgabe heute noch zu umfassend. Aber die Hersteller brechen diese Komplexität zunehmend in Teilschritte auf, die sich automatisieren lassen. Darüber hinaus werden parallel Geräte- und Softwarefeature entwickelt, die jenseits dieser Entwicklung die Usability für den Anwender erhöhen. Ein Punkt, der mit ganz oben auf der Bedarfsliste der Kunden steht, wie Schmidt weiß. Denn die Usabilty vereinfacht nämlich nicht nur das Arbeitsleben der Anwender. Sie erhöht auch die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, sie minimiert die Fehlerquote und sie macht den gesamten Messprozess effizienter.

Computertomografen in der Industrie
Wie medizinische Computertomografen durchleuchten auch industriell genutzte Geräte Objekte von allen Seiten mit Röntgenstrahlen. Das Ergebnis dieses Verfahrens sind dreidimensionale Volumenmodelle der gescannten Gegenstände. Diese Volumenmodelle lassen sich nun prüf- und messtechnisch analysieren. Bei der Beurteilung der Volumendaten kann sich der Anwender auch die Materialstruktur ansehen und somit abschätzen ob Poren, Lunker oder andere Defekte im Werkstückinneren die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen.

Trotz dieser Vorteile werden Computertomografen in der Industrie erst seit wenigen Jahren eingesetzt. Denn anders als in der Medizin sind die Untersuchungsobjekte in der Fertigung sehr unterschiedlich – sowohl bezogen auf die Größe als auch in Bezug auf die Materialbeschaffenheit.

Entwicklungstreiber für CT
Wie gut die Bildqualität und damit die Aussage über die Qualität der Werkstücke letztlich ist, hängt davon ab, welche Werkstoffe mit welcher Röntgenleistung gescannt werden. Mit einer relativ geringen Beschleunigungsspannung arbeiten beispielsweise Computertomografen, die für Kunststoffteile ausgelegt sind, da diese im Vergleich zu Metall eine geringe Dichte aufweisen. Geräte mit höheren Beschleunigungsspannungen werden dagegen in Gießereien eingesetzt, um selbst kleinste Poren, Lunker oder Risse in den Gussbauteilen aus Aluminium oder Magnesium zu detektieren. Doch diese Klarheit des Einsatzbereiches der Geräte verwischt angesichts der permanenten Entwicklung neuer Werkstoffe und der zunehmenden Fertigung hybrider Werkstücke, die aus ganz unterschiedlichen Materialien bestehen. Die Unternehmen brauchen laut Schmidt heute deshalb möglichst flexibel einzusetzende Geräte. Auch, was das Messvolumen betrifft, das immer größer sein soll. Und noch eine Entwicklung treibt, wie oben angerissen, die Entwicklung der Computertomografen: Sie müssen immer einfacher und schneller zu bedienen sein, wozu auch die Auswertung der Volumenmodelle zählt.

Schneller und flexibler
Ab sofort können Unternehmen einen Zeiss Metrotom 800 mit einer Röhrenspannung von 225 kV einsetzen. Die deutliche Erhöhung der Leistungsstärke von 39 Watt auf jetzt 500 Watt des neu gestalteten Gerätes verspricht gleich mehrere Vorteile. Zum einen lassen sich Bauteile wesentlich schneller als mit dem Vorgängermodell scannen. Zum anderen kann er aufgrund der höheren Leistung problemlos auch Metallteile und damit auch Mixmaterialen bzw. Hybridwerkstücke scannen. Für die Kunden ist das Gerät darüber hinaus aufgrund des einfachen Handlings attraktiv. So unterstützt der Metrotom 800 durch die automatisierte Vorgabe der optimalen Stromstärke den Bediener dabei, scharfe 3D-Bilder aufzunehmen. Das heißt, auch unerfahrene Mitarbeiter können so schneller gute Scans erhalten. Ein großer Vorteil, wie Schmidt betont, denn „wenn die Systemeinstellung genutzt wird, ist die Reproduzierbarkeit einfacher gewährleistet“. Zudem zahlt dieses Feature auch auf das Konto „Schnelligkeit“ ein. Denn weil so Fehler vermieden werden, reduziert sich die Gefahr, dass ganze Chargen neu gemessen werden. Und da auch eher unerfahrene Mitarbeiter „mal schnell“ scannen können, erhöht sich außerdem die Auslastung der Geräte, der Computertomograf macht sich schneller bezahlt.

Ideal für vielseitige Anwendungen
Einfach zu bedienen ist auch der Zeiss Metrotom 1500/225kV, eine Neuentwicklung, die das Vorgängermodell der Baureihe komplett ablöst. „Die Innovation bei diesem Gerät wird insbesondere die Hersteller von Druckgussteilen begeistern“, so Schmidt. Denn anders als das Vorgängermodell können dank der neuen, messenden z-Achse mit dem neuen Gerät deutlich größere Bauteile gescannt werden. Betrug die maximale Höhe der Bauteile früher 300 mm sind es heute 700 mm. Das größere Arbeitsvolumen ist das Ergebnis von zwei Neuerungen. Zum einen kann das Werkstück anstatt 150 mm jetzt 400 mm hoch und runtergefahren werden. Und zum anderen lassen sich nun mehrere Scans zu einem Volumenmodell zusammenfassen. Der große Vorteil für die Branche: Jetzt können mit dem Computertomografen auch Werkstücke wie beispielsweise Lenksäulen und andere größere Gussteile nichtinvasiv geprüft werden. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung, um Erstbemusterungen zeitlich zu verkürzen und Prozessoptimierungen bei Neuanläufen in der Produktion zu beschleunigen.

Webcam vermeidet Kollisionen
Obwohl beide Neugeräte im Messraum stehen und aufgrund der Röntgenstrahlung über eine vollständige Umhausung verfügen, können Anwender ins Innere des Gerätes sehen. Diesen Blick hinter die Kulissen, ermöglicht eine Kamera, die die Aufnahmen an einen Monitor sendet, der außerhalb des Computertomografen installiert wurde. So kann der Anwender bei der Vorbereitung einer Messung bequem seine Werkstücke so justieren, dass es zu keiner Kollision zwischen Bauteil und Detektor oder Röhre kommt. Zukünftig wird man das Kamerabild auch auf verschiedenen Computern außerhalb des Messraums sehen können. „Ein erheblicher Komfortgewinn für die Anwender“, betont die CT-Expertin Schmidt. Aber nicht nur das. „Das Gerätefeature erhöht natürlich auch die Effizienz des Messprozesses“.

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