Einführung in die Grundlagen der Röntgentechnologie
Aufgaben
Industrieobjekte untersuchen auf:
· Risse in Schweißverbindungen
· Fehler und Porosität in Gussteilen
· Präzision/Fertigstellung von Baugruppen
· Beschaffenheit von Materialien etc.
Ziele
· Qualitätssicherung des Produkts
· Erhöhung der Zuverlässigkeit
· Prozesskontrolle und -optimierung
· Kostenreduktion durch Automatisierung
Lösung
Röntgenprüfung in Entwicklung, Herstellung und Service.
Abhängig von den Anforderungen des Kunden kann ein Röntgenprüfsystem aus den folgenden Grundmodulen zusammengestellt werden:
· Röntgenquelle mit notwendigem Leistungsteil
· Detektor für die Röntgenprüfung/Bilderzeugung
· Manipulator zur Objektpositionierung im Röntgenstrahl
· Strahlenschutzkabine
· Steuerteil für erwünschte Bildanpassung, Auswertung und Manipulator
· Bildverarbeitung
Röntgenquelle
Die Röntgensysteme unterscheiden sich grundsätzlich durch den Typ der Röntgenröhre; vor allem ist die Größe des so genannten Brennflecks ausschlaggebend. Diese entscheidet, welche Auflösung erzielt werden kann, d. h. bis zu welcher Größe kleinste Anomalien erkannt werden können. YXLON International hat eine Vielfalt von verschiedenen Röntgenröhren in seinem Produktprogramm, von Mikrofokus-Röhren für die Prüfung von elektronischen Komponenten mit winzigen Details bis zu sehr starken Röhren mit einer hohen Durchdringung für die Prüfung von vollständigen Containern.
Detektionssystem
Röntgenstrahlen, die ein Objekt durchdringen, müssen erkannt und dargestellt werden. Ein Bild des Objekts muss kreiert werden, um die inneren Details zu analysieren. Dieses Bild wird von einem so genannten Detektor kreiert, z. B. einem Bildverstärker. Jeder kennt den Gebrauch von Röntgenfilmen. Doch der Einsatz von Filmen ist nur notwendig, wenn eine starke Durchstrahlung über eine Zeitspanne unter schwierigen Umgebungsbedingungen durchgeführt werden muss, wie z. B. bei der Rohrleitungsprüfung, im Schiffsbau oder in Kraftwerken. In der Serienproduktion wird oft ein Echtzeit-Bild gebraucht.
Serienfertigung in der Industrie wie z.B. in der Automobilproduktion erfordert schnelle, digitale Detektoren, die ein Bild von ausreichender Qualität für die Computer gestützte Analyse und Bewertung erzeugen. YXLON International ist der führende Anbieter für vollautomatische Röntgenprüfsysteme. Wir verbinden die neuesten Detektionstechnologien mit den leistungsstärksten Computertechnologien in unseren Anlagen.
Manipulatoren
Das zu prüfende Objekt muss im Röntgenstrahl positioniert und bewegt werden. Es muss so lange manipuliert werden, bis die beste Position zur Untersuchung einer bestimmten Stelle gefunden ist. Die Eigenschaften des Manipulators sind sehr wichtig, denn er muss schnell sein, das entsprechende Objekt sowohl größen- als auch gewichtmäßig bewältigen können, und die genaue Positionierung muss mit höchster Präzision erfolgen. Zusätzlich zu den Standardsystemen für häufige Objektgrößen konstruiert und liefert YXLON auch kundenspezifische Systemlösungen.
Strahlenschutz
Die Strahlenschutzkabine ist unerlässlich. Sie dient dem Schutz des Bedieners genauso wie der Umgebung gegen das Risiko von Verstrahlung. YXLONs Vorgabe ist es, stets unterhalb der gesetzlich erlaubten Strahlendosis zu bleiben. Und das ist bei jedem ausgelieferten System der Fall.
Bildverarbeitung
Durch hochwertige Bildverarbeitungsprogramme kann eine weitere Optimierung des dargestellten Bildes und damit der Fehlererkennbarkeit gegeben werden. YXLON bietet bedienerfreundliche Bildverarbeitungsprogramme für unterschiedliche Anwendungen an.
Innovative Methoden
Neben der oben beschriebenen Durchstrahlungstechnologie, die eine Bild- oder Detektionseinheit hinter dem zu prüfenden Objekt erfordert, gibt es innovative physikalische und mathematische Methoden, die zusätzliche, detailliertere Informationen liefern. YXLON International konzentriert seine Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten infolgedessen auf die Erforschung und Weiterentwicklung dieser neuen Röntgenmethoden. Ein Beispiel dafür ist das sogenannte Rückstreu- oder Compton-Verfahren, das die einseitige Prüfung eines Flugzeugrumpfes oder einer Tragfläche auf Korrosion ermöglicht. Diese Innovation hat die 'Silbermedaille für Innovationen' der Deutschen Industrie gewonnen. Ein weiteres Beispiel ist die Computertomographie (CT), auf die YXLON International einen seiner neuen Schwerpunkte legt.
Computertomographie
Mit der Computertomographie (CT) lassen sich sehr unterschiedliche Arten von Prüfstücken untersuchen. Dabei können neben zerstörungsfreier Materialprüfung auch Vermessungs- und Formerfassungsaufgaben sicher bewältigt werden.
Fehler in Prüfobjekten können mit CT nahezu unabhängig von ihrer Form und Größe dargestellt werden, wodurch eine sichere Material- und Fehleranalyse ermöglicht wird. So ist es durch die überlagerungsfreie, dreidimensionale Darstellung z. B. möglich,
Fehlstellen eindeutig zu identifizieren. Diese Ergebnisse liefern wertvolle Erkenntnisse für die weitere Verwendung des Prüfstücks im Produktionsprozess. Darüber hinaus kann über die Fehleridentifikation auch der Produktionsprozess nachgesteuert werden.
Der grundsätzliche Aufbau eines CT-Systems besteht aus einer Röntgenquelle für die Strahlenerzeugung, einem Manipulator für die Positionierung des Prüfobjekts, einem Detektor für die Bildaufnahme sowie einer Recheneinheit für die Bilderzeugung (Rekonstruktion), Bilddarstellung und Auswertung. Bei der Computertomographie werden mit Hilfe von Röntgenstrahlen aus mehreren Winkeln Aufnahmen vom Prüfobjekt erzeugt und anschließend zu einem dreidimensionalen Bild verrechnet.
Das Manipulationssystem muss deshalb dafür sorgen, dass entweder das Prüfobjekt oder die Röntgenröhre-Detektor-Einheit um 360° drehbar und in der Höhe verschiebbar ist. Um reproduzierbare Bilder zu erhalten, ist hierbei ein hohes Maß an Präzision und Stabilität nötig. Abhängig von der Prüfaufgabe werden zur Bildaufnahme entweder Zeilen- oder Flachdetektoren eingesetzt. Der Zeilendetektor nimmt bei jeder Rotation Absorptionsprofile aus genau einer Objektschicht auf, die zu einem hochpräzisen Schnittbild (Tomogramm) verrechnet werden. Nach dem Scannen des gesamten Prüfobjekts wird durch positionsgerechtes Zusammensetzen der so erzeugten Tomogramme eine 3D-Darstellung mit hoher Detailerkennbarkeit errechnet.
Der Flachdetektor hingegen nimmt bei jeder Rotation des Prüfteils gleich mehrere Schichten des Prüfobjekts auf, die anschließend zu einer 3D-Darstellung verrechnet werden. Innerhalb kürzester Zeiten können so ganze Prüfobjekte gescannt und als dreidimensionale Datenmodelle ausgegeben werden.
