Industrielle Computertomographie

Die Computertomographie (CT) ist ein zerstörungsfreies, computergestütztes Röntgenverfahren zur Untersuchung der Mikrostruktur von Multikomponentenmaterialien und zur graphischen Rekonstruktion dieser Struktur in einem 3D-Regime. Die CT ist derzeit die einzige Methode, die die direkte Beobachtung und Analyse der inneren und äußeren Mikrostrukturen von Objekten, sowohl organischer als auch anorganischer Zusammensetzung ohne umfangreiche Probenvorbereitung (z.B. Trennen und Schleifen) ermöglicht. Die limitierenden Anforderungen an Probengröße und –form, der zu untersuchenden Objekte, sind weitaus geringer für die CT im Vergleich zu anderen hochauflösenden Bildgebungsverfahren. Die CT kann verwendet werden, um das Innere von verschiedenen Materialkomponenten (Korngröße, Einschlüsse, Störungen, und andere Inhomogenitäten) und unterschiedliche Defekte (z.B. Porosität, Klüfte/Risse) aufzuzeigen. Diese inneren Strukturdetails können mittels 3D-Digitalrekonstruktion visualisiert werden. Seit Januar 2020 verfügt das Institut Mineral Resources Engineering (MRE), an der RWTH Aachen über ein neu eingerichtetes, betriebsfähiges CT-Labor. Der vorhandene CT-Scanner „ProCon CT-Alpha“ ist so konzipiert, dass er verschiedenen Forschungsbereichen, wie der Geologie, Biologie und Archäologie sowie der Ingenieurwissenschaft, gerecht wird. Die CT kann zur Bestimmung der Mikrostrukturen von Erzen, Gesteinen, Fossilien, Beton und Baumaterialien verwendet werden. Ihr Einsatz ist ebenso zur Material- und Schadensanalyse industrieller Produkte einschließlich Kunststoffen, Holzwerkstoffen, Baumaterialien, Metallen und hybriden Verbundwerkstoffen möglich.

Anwendungsbereiche

Die CT hat nahezu unbegrenzte Anwendungsmöglichkeiten,
weil Röntgenstrahlung unabhängig vom Material angewendet
werden kann. Der CT-Scanner am MRE hat eine hohe Flexibilität
aufgrund seines großen Messgehäuses, der leistungsfähigen
Röntgenröhre und des großen Detektorfeldes.
Folgende Materialien können untersucht werden:
– Mineralien, Erze, Gesteine, Kohle, Fossilien, Knochen und
archäologische Objekte;
– Baustoffe aus Beton und Asphalt
– Polymere, Faserverbundwerkstoffe und Keramiken,
einschließlich Li-Ion Batterien
– Metallbauteile, einschließlich additiv gefertigter Produkte
und 3D-ausgedruckte Teile

Ausstattung

1. Röntgenröhre des Modells „XWT-240-TCHE Plus“, die das
Maximum von 240 kV erreicht
2. Detektorsystem XRD 1611 AP3, mit 4064 x 4064 Pixel,
jedes Pixel ist 100 μm
3. 5-Achsen-System X-Y-Z-Rotation-Tilting zur
Präzisionspositionierung
4. Verschiedene W-Targets für hohe Auflösung und Leistung
Regime
5. Software VG Studio MAX 3.3 für die 3D-Rekonstruktion
und 3D-Visualisierung
6. Stichprobengröße: max. 60 cm (größte Dimension)
7. Probengewicht: max. 15 kg;
8. 3D-Drucker für die Fertigung von hochpräzisen
Probenhaltern.


Publikationen

Gainov RR, Lottermoser BG, Kolobov S, Szabo G. Computed tomography of gold ore from the Porgera mine, Papua New Guinea: implications for acid rock drainage prediction. Book of Abstracts of the 10th Conference on Industrial Computed Tomography, Wels, Austria (iCT 2020), pp.215-216.

Gainov RR, Faidel D, Behr W, Natour G, Pauly F, Willms H, Vagizov FG Investigation of LPBF A800H steel parts using Computed Tomography and Mössbauer spectroscopy. Additive Manufacturing, 2020, vol. 32, 101035

Gainov RR, Faidel D, Behr W, Natour G, Pauly F, Vagizov FG, Fuchs H, Hantschke L, Albrecht S 316L steel SLM-manufactured ion-flow-tubes with variable porosity investigated by Computed Tomography and Gas flowmetry, 2020, Submitted

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