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1Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
B. Redmer, U. Ewert, Ch. RädelBundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin
U. SchnarsAirbus Deutschland, Bremen
R. OsterEurocopter Deutschland, München
I. Bauscher, M. Eberhorn, R. HankeFraunhofer EZRT, Fürth
2Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
neue Materialien (z.B. CFK, GFK, Sandwich-Strukturen) ermöglichen effiziente Fertigungstechnologien in „Leichtbauweise“
Aufgabenstellung
Inhalt
Mobile Prüfung mit TomoCAR
Röntgenrückstreuung mit Spezialblende
Robotergestützte CT
Gewährleistung der Bauteil-Sicherheit erfordert eine fehlerfreie Bauteil-Fertigung* RT-Prüfung: Porositäten, Einschlüsse * UT-Prüfung: DelaminationenEntwicklung tomographischer Prüftechnikenflexibler Einsatz, leichte Handhabung am Bauteilgroße und/oder flache Bauteile (z.B. Luftfahrt)
13. Seminar
Aktuelle Fragender Durchstrahlungsprüfung und des Strahlenschutzes - Vortrag 02
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3Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
• Verfahren der Röntgenröhre parallel zur Rohrachse.• Messung von mehreren hundert Projektionen.• Rekonstruktion eines oder mehrerer Querschnittbilder.
• Verfahren der Röntgenröhre parallel zur Rohrachse.• Messung von mehreren hundert Projektionen.• Rekonstruktion eines oder mehrerer Querschnittbilder.
Röntgenröhre
Flächendetektor
Planartomographie –Querschnittbild-Reko
4Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Vergleich – Position 13,5Vergleich – Position 13,5
Metallografie – 8,1mm
Planartomografie – 7,7mm
Metallografie – 8,1mm
Planartomografie – 7,7mm
Schnittbild
Metallografie
Schnittbild, geätzt Planartomographie
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5Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Mobile TomosyntheseMobile Tomosynthese
CT großer flacher Komponenten
6Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
• Verfahren der Röntgenröhre parallel zur Rohrachse.• Messung von mehreren hundert Projektionen.• Rekonstruktion des Querschnittbildes (2D) bzw. eines Volumen (3D)
• Verfahren der Röntgenröhre parallel zur Rohrachse.• Messung von mehreren hundert Projektionen.• Rekonstruktion des Querschnittbildes (2D) bzw. eines Volumen (3D)
Detektor mit einfachen Mitteln montiert
Schiene
Kompositplatte
Planartomographiemit einfachen Mitteln
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7Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Stringerkomponenten aus der Luftfahrt (Baugruppe FhG- K2)
Planartomographiemit einfachen Mitteln
8Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Außen mit Impact und Blitzschutznetz
Mitte im Stringer
Innenoberfläche mit Fasernetz
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9Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Röhre läuft auf Schieneund Stativ
Detektor auf Stativ
Großflächige KomponenteTomoCAR mit gedrehter Röhre und seperatem Detektor
10Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Inhomogenitäten
Planarbild XY (Schicht 381)Tiefenlage 4,7mm
Fotoausschnitt
Position R1B:
Planarbild XY (Schicht 424)Tiefenlage 0,5mm
Durchstrahlungs-aufnahme
Schlauchporen hinter Drahtnetz, gebogenes Bauteil
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11Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Position R3B:oooPoPoPoPooPooPooooPoPoooPoooPoPPP iiiisisisissssssisiiisisississiississisisissiiiisiiisiiititttttttttittttttttttttittttttttttttttttttt nonon RRRRRRRRRRRRRR RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR BBB3B3B33B3BB33B33BBBB3BBB333BBBB33B::::::::
Fotoausschnitt
Durchstrahlungsaufnahme
Planarbild (Schicht 354)
Position R3B: Defektes Drahtnetz
12Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Mobile CT an Faserkompositen
CFK – Baugruppe X7 (Abmaße: 402 x 445 x 38 )
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13Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Durchstrahlungsaufnahme
Rissanzeige
Füllprobleme
Ergebnisse
14Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Fotoausschnitt
Durchstrahlungsbild
Planarbild(L1)XY Schicht 240 (Tiefenlage 22,6mm)
Planarbild(L1)XY Schicht 433 (Tiefenlage 2,8mm)
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15Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Planarbild(L1)XZ Schicht 123 (Tiefenlage 4mm im Schenkel von unten gesehen)
16Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Probe_P52/xx, angebrochen (Abmaße: 112 x 10 x 5)
Durchstrahlungsaufnahme
Planaraufnahme, Teil stehend (Schicht 103)
Durchstrahlungsaufnahme, Teil liegend
Planaraufnahme, Teil liegend (Schicht 63)
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17Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Porositätsprobe (Abmaße: 112 x 10 x 5)
Durchstrahlungsaufnahme, Teil stehend
Planaraufnahme, Teil stehend (Schicht 103)
Probe_P52/xx
Planaraufnahme, Teil liegend (Schicht 63)
18Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Wasser in HoneycombsRückstreutechnik und Planar-Tomographie
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19Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Wasser in Honeycomb
K. Osterloh, U. Zscherpel, U. Ewert
Rückstreukamera
Schnelle Rückstreu-technik mit Spezialblende
20Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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RöntgenaufnahmeRückstreubild
Wasser in Honeycomb-Strukturen
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21Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Schnitt XZ, Schicht 111
Durchstrahlungsbild
Schnitt XY, Schicht 80
Wanddurchtrennung
Planarbild XZ – Richtung (Schicht 111)
Planarbild XY – Richtung (Schicht 80) Tiefenlage: 0,8mm
Blick aus verschiedenenRichtungen
Kontrast optimiert für Wassereinschlüsse
Kontrast optimiert für Verbindung Waben-Decklage
Schnitt durch Waben mit Wassereinschluss
Schnitt XZ, Schicht 111
22Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Robotergestützte CT
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23Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Robotergestützte Computertomographie
Sehr große Objekte (z. B. Flügel oder Leitwerke) können vor Ort durch mobile CT untersucht werden.� Ein Roboter trägt die
Quelle, ein zweiter den Detektor.
� Genaue Positionierung und Kommunikation der Roboter nötig.
24Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Robotergestützte Computertomographie
Animation des Prinzips
• Detektor: Hamamatsu C9311DK(1248 x 1152 Pixel, Pixelgröße 100 μm)
• Röhre: Comet MXR-160HP/11(160 kV, Brennfleck 0,4 mm)
• Roboter: Stäubli RX90(6 Achsen, max. 11 kg, Reichweite 985 mm)
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25Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Swing-Laminographie an CFK-Teilen
Das Prinzip der Swing-Laminographie� Für große, flächige
Objekte� Nahe an der
Röntgenquelle
� beschränkteDrehbarkeit
� eingeschränkterWinkelbereich
z
�
Röntgenquelle
Flachbilddetektor
Objekt
eingeschränkter Winkel
26Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Swing-Laminographie an CFK-Teilen
• zu finden waren Risse im Stringersteg
Bauteilinnenfläche
Verstärkung
Stringersteg
Riss
Haut
Riss
Schliffbild mit Fehlern
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27Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Swing-Laminographie an CFK-Teilen
•Ergebnisse
Risse
Risse
Mehrfach unterbrochene Risse beidseitig am Stringersteg. Rissbreite ca.143 μm.
28Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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Zusammenfassung
Die Prüfung von Faserkompositen (CFK, GFK) mit digitaler Radiologie-Technik (DDA) und tomographischen Rekonstruktionsalgorithmen ergibtgute Ergebnisse.
Einsatz als Fertigungs- und/oder Wartungsprüfung.
Die Planartomografie berechnet Querschnittsbilder, in denen zwischen flächigen und Volumenanzeigen innerhalb des Einstrahlwinkelbereiches unterschieden werden kann. Sizing von Anzeigen ist möglich.
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29Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
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ENDEENDEENDE
Abbau des TomoCAR-Prüfssystems