Computertomographie

Mit Hilfe der Computertomographie werden dreidimensionale Informationen Ihres Bauteils generiert. Hierzu wird das zu prüfende Objekt in einem CT-Scanner auf einem Drehtisch positioniert und eine Vielzahl von Röntgenprojektionen aus verschiedenen Winkeln aufgenommen. Anschließend werden die Projektionsbilder durch ein Rekonstruktionssystem verarbeitet und ein dreidimensionales CT-Bild erstellt. Hierbei können anhand der generierten Informationen maßliche Abweichungen und Defekte, auch in komplexen Bauteilen, detektiert werden. Bei jedem CT-Scan entstehen sogenannte Artefakte, welche das Ergebnis des Scans negativ beeinflussen. Das Auftreten dieser Artefakte hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Die relevantesten Einflussgrößen werden im nachfolgenden Verlauf näher beschrieben und sollen Ihnen als Unterstützung dienen, die Computertomographie sowie die damit verbundenen Grenzen besser zu verstehen.

Objektgröße

Die Objektgröße ist ein maßgebender Einflussfaktor bei der Durchführung eines CT-Scans. Hierbei stehen die Objektgröße und die generierte Auflösung des CT-Scans in signifikanter Abhängigkeit zueinander. Je kleiner das zu scannende Objekt ist, desto näher kann dieses vor der Strahlenquelle positioniert und ein größeres Bild auf dem Detektor projiziert werden. Hieraus werden abschließend die Scandaten generiert. Der von uns eingesetzte CT-Scanner ermöglicht uns das Scannen von Objekten bis zu einer Größe von ca. 200*200*200 mm.

Material / Werkstoff

Ein weiterer Einflussfaktor, welcher das Ergebnis bzw. die generelle Realisierbarkeit des CT-Scans beeinflusst ist das Material des Objekts. Mit zunehmender Materialdichte wird die Bestimmung der Bauteiloberfläche erschwert. Aufgrund der hohen Materialdichten bei Metallen sind schnell die physikalischen Grenzen der Computertomographie erreicht.

Material

Wanddicke

Bei einem CT-Scan ist stets die Wanddicke des Objektes zu berücksichtigen. Je massiver die zu durchstrahlende Fläche ist, umso mehr weichen die erzeugten CAD-Daten vom Originalbauteil ab. Es ist stets zu berücksichtigen, dass ein Objekt beim Scannen um 360° rotiert wird. Aus diesem Grund kann das Bauteil in entsprechender Ausrichtung zur Strahlenquelle eine große zu durchstrahlende Fläche aufweisen. Bei großen zu durchstrahlenden Geometrien entstehen vermehrt Artefakte. Diese Artefakte führen bei der Datenrekonstruktion dazu, dass ein verzerrtes Bild der Realität erzeugt wird. Zur Veranschaulichung dieses Effektes wurde ein Soll-Ist-Abgleich eines Gyroiden aus Werkzeugstahl erstellt. Im mittleren Bereich der Stirnfläche ist ein roter Bereich zu erkennen. Dieser rote Bereich signalisiert, dass die erzeugten CAD-Daten an dieser Stelle größer sind als die des originalen Gyroids.

Wanddicke

STL-Daten Erstellung

Im Nachgang an den CT-Scanprozess des 3D-gedruckten Bauteils erfolgt eine Konvertierung der generierten Informationen in ein Oberflächenmodell (STL) . Die beschriebenen Einflussfaktoren Objektgröße, Material und Wanddicke haben dabei direkten Einfluss auf die Qualität der generierten STL-Daten.

Soll-Ist-Vergleich

Für die Erstellung eines Soll-Ist-Vergleichs werden zunächst dreidimensionale Informationen Ihres 3D-gedruckten Bauteils generiert. Die gewonnenen Daten (Ist) werden anschließend mit den von Ihnen bereitgestellten CAD-Daten (Soll) über eine bestimmte Ausrichtungslogik, der sogenannten Best-Fit Methode übereinandergelegt. Im nächsten Schritt werden vorhandene Abweichungen über ein Falschfarbenmodell dargestellt. Das Falschfarbenmodell visualisiert, in welchen Bereichen die erstellten CAD-Daten des 3D-gedruckten Bauteils von den bereitgestellten Soll-Daten abweichen. Der grüne Bereich zeigt hierbei eine Übereinstimmung der Soll und Ist Daten. Bereiche in welchen das Bauteil größer als die Soll-Daten ist werden rötlich dargestellt und Bereiche in welchen das Bauteil kleiner als die Soll-Daten ist werden bläulich abgebildet. Die Computertomographie ermöglich somit eine Analyse, welche die komplette Geometrie des 3D-gedruckten Bauteils umfasst.

Reverse Engineering

Sie haben einen Gegenstand, den Sie im 3D-Druck abbilden möchten, aber Ihnen liegt kein 3D-Modell vor? Wir erstellen für Sie die passenden Daten im CT-Scan. Vor diesem Hintergrund gilt jedoch zu berücksichtigen, dass der Gegenstand aus einem homogenen Material bestehen muss. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, kann bei der Datenauswertung keine eindeutige Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Materialien getroffen werden. In diesem Fall ist die Erstellung der CAD-Daten leider nicht möglich.

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