Strukturanalyse nach Maß – jetzt auch mit 3D-CT

Seit Jahrzehnten forscht Fraunhofer IPM an Wärme- und alternativer Kältetechnik, Peltierkühlung, Heatpipes, Sensortechnik sowie an der Versagensanalyse von Funktionsmaterialien und Bauteilen. In den Laboren des Instituts realisieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Rahmen von Forschungsaufträgen umfassende Analytikketten, die speziell auf individuelle Fragestellungen abgestimmt sind. Dabei werden modernste Mess- und Analysetechniken genutzt.

• thermophysikalische Analytik: Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität oder Phasenübergänge
• elektrische Messtechnik: elektrische Leitfähigkeit, Ladungsträgerkonzentration und -beweglichkeit etc.
• Spezialmessstände: Untersuchung spezieller Bauteile wie Heatpipes, Peltier-Module etc.

Die 3D-Computertomographie ist nun ein weiterer neuer Baustein in unserem Angebot und eröffnet neue Möglichkeiten für die innovative Bauteil-Analyse – von der Versagensanalyse bis hin zu Fluid-Untersuchungen.

Zerstörungsfrei in Bauteile und Systeme schauen

Die 3D-Computertomographie ermöglicht es, Objekte zerstörungsfrei zu durchleuchten und ihr Innenleben dreidimensional darzustellen. Dabei wird vom Objekt aus verschiedenen Perspektiven ein zweidimensionales Röntgenbild erzeugt und zu einem dreidimensionalen Bild zusammengesetzt. So kann beispielsweise direkt untersucht werden, wie sich bei der strukturellen Analyse festgestellte Defekte auf die thermophysikalischen und elektrischen Eigenschaften auswirken. Dank der hohen Dynamik des Röntgendetektors lassen sich auch Flüssigkeiten sichtbar machen und fluidische Prozesse in Echtzeit in einem Bauteil verfolgen – z. B. in Wärmetauschern und Kühlern. Die Durchleuchtung der Bauteile ist auch »in-situ« möglich, während das Gerät unter betriebsnahen Bedingungen wie z.B. definierter Temperatur, Luftfeuchte, Gaszusammensetzung oder mit Kühlwasser betrieben wird.

Analyselösungen nach Maß

Für unsere Kunden entwickeln wir individuelle Lösungen für die zerstörungsfreie Analyse in der Entwicklung, Qualitätskontrolle und Fehleranalyse. Die Tomographie ist auch ein ideales Werkzeug zur Entwicklung neuer Herstellungsverfahren wie z.B. 3D-Druck-Verfahren; Bauteile können sehr schnell mit dem Soll-Zustand verglichen werden. Somit lassen sich Entwicklung und Produktion schnell anpassen und – im Fall der Fälle – Fehler auch schnell und effektiv analysieren.

Spezifikationen des neuen 3D-Computertomographen am Fraunhofer IPM:

• 300-kV-Röhre – zur Durchleuchtung dichter Materialien z. B. aus Edelstahl oder Kupfer
• 180-kV-Nanofokus-Röhre – für hohe Auflösung, im Idealfall bis hinunter zu wenigen Mikrometern
• 16-MP-Detektor mit hoher Dynamik – zur Erfassung feiner Strukturen und hoher Kontraste
• geometrische Messungen – mit Rückführbarkeit auf ein Kalibriernormal nach VDI
• In-situ-Analyse ganzer Systeme – z.B. mit angeschlossener Stromversorgung und laufendem Kühlwasser