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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
5Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
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
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
9Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Röhre läuft auf Schieneund Stativ
Detektor auf Stativ
Großflächige KomponenteTomoCAR mit gedrehter Röhre und seperatem Detektor
10Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
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
11Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Position R3B:oooPoPoPoPooPooPooooPoPoooPoooPoPPP iiiisisisissssssisiiisisississiississisisissiiiisiiisiiititttttttttittttttttttttittttttttttttttttttt nonon RRRRRRRRRRRRRR RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR BBB3B3B33B3BB33B33BBBB3BBB333BBBB33B::::::::
Fotoausschnitt
Durchstrahlungsaufnahme
Planarbild (Schicht 354)
Position R3B: Defektes Drahtnetz
12Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Mobile CT an Faserkompositen
CFK – Baugruppe X7 (Abmaße: 402 x 445 x 38 )
13Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Durchstrahlungsaufnahme
Rissanzeige
Füllprobleme
Ergebnisse
14Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Fotoausschnitt
Durchstrahlungsbild
Planarbild(L1)XY Schicht 240 (Tiefenlage 22,6mm)
Planarbild(L1)XY Schicht 433 (Tiefenlage 2,8mm)
15Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Planarbild(L1)XZ Schicht 123 (Tiefenlage 4mm im Schenkel von unten gesehen)
16Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Probe_P52/xx, angebrochen (Abmaße: 112 x 10 x 5)
Durchstrahlungsaufnahme
Planaraufnahme, Teil stehend (Schicht 103)
Durchstrahlungsaufnahme, Teil liegend
Planaraufnahme, Teil liegend (Schicht 63)
17Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
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
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Wasser in HoneycombsRückstreutechnik und Planar-Tomographie
19Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Wasser in Honeycomb
K. Osterloh, U. Zscherpel, U. Ewert
Rückstreukamera
Schnelle Rückstreu-technik mit Spezialblende
20Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
RöntgenaufnahmeRückstreubild
Wasser in Honeycomb-Strukturen
21Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
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
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Robotergestützte CT
23Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
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
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
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)
25Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
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
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Swing-Laminographie an CFK-Teilen
• zu finden waren Risse im Stringersteg
Bauteilinnenfläche
Verstärkung
Stringersteg
Riss
Haut
Riss
Schliffbild mit Fehlern
27Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
Swing-Laminographie an CFK-Teilen
•Ergebnisse
Risse
Risse
Mehrfach unterbrochene Risse beidseitig am Stringersteg. Rissbreite ca.143 μm.
28Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
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.
29Mobile Tomographie an Luftfahrtkomponenten
Redmer et.al.– D+S Seminar, Mannheim, November 2007
ENDEENDEENDE
Abbau des TomoCAR-Prüfssystems
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