Linearachsen Automatisierung von Prüfprozessen mit einem Linearachssystem

Redakteur: Jan Vollmuth

Das Fraunhofer EZRT hat eine vollautomatische Röntgen- und CT-Prüfanlage entwickelt. Mechanisches Herzstück der Anlage: ein hochpräzises 7-Achs-Linearachssystem.

Firmen zum Thema

Zur Computertomographie werden die Bauteile, wie beispielsweise Kolben für PKW-Motoren, auf einem direkt angetriebenen Rundschalttisch platziert. Mithilfe der Hochleistungs-Röntgenquelle konnten die Zykluszeiten für 3D-Prüfungen um bis zu 75 % reduziert werden.
Zur Computertomographie werden die Bauteile, wie beispielsweise Kolben für PKW-Motoren, auf einem direkt angetriebenen Rundschalttisch platziert. Mithilfe der Hochleistungs-Röntgenquelle konnten die Zykluszeiten für 3D-Prüfungen um bis zu 75 % reduziert werden.
(Bild: Schmalz)

Wie lässt sich die Effizienz automatisierter Röntgenprüfsysteme weiter erhöhen? Das Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT in Fürth, ein Bereich des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS, ist dieser Frage auf den Grund gegangen und hat hierfür in Kooperation mit dem Anlagenbauer Erhardt + Abt eine vollautomatische Röntgen- und CT-Prüfanlage realisiert. Diese kombiniert eine Hochleistungsröntgenröhre von Siemens mit einem vom Fraunhofer EZRT entwickelten Detektor und dazugehöriger Bilderfassungs- sowie Auswertungssoftware. Mechanisches Herzstück der Anlage ist ein hochpräzises 7-Achs-Linearachssystem von Schunk.

Prüfen in Bewegung

Herkömmliche Röntgen-Prüfanlagen arbeiten in der Regel im Stop-&-Go-Betrieb, sprich ein Roboter bringt die Prüfteile zunächst in Position, stoppt dort die Bewegung für die Zeit der Aufnahme abrupt ab und fährt anschließend die nächste Prüfposition an. Im Gegensatz dazu ist die 2D-/3D-Prüfanlage Heidetect Flex-CT von Erhardt + Abt in der Lage, Bauteile unmittelbar in der Bewegung zu prüfen. Da die Maximalleistung der Siemens Röntgenquelle bei bis zu 90 kW liegt, lässt sich die Belichtungszeit von herkömmlichen 300 bis 500 ms um das Achtzigfache auf nur noch 6 ms reduzieren – kurz genug, um auch in der Bewegung ein scharfes Bild mit einem für die automatisierte Prüfung ausreichenden Signal-Rauschabstand und Kontrast zu erhalten.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 9 Bildern

Mithilfe eines eigens für die Anwendung ausgearbeiteten Geschwindigkeitsprofils, der sogenannten Dragonfly-Technologie, die wie der Flug der Libelle schnelle Positionierfahrten mit geschwindigkeitsreduzierten Aufnahmefahrten kombiniert, waren die Spezialisten am Fraunhofer EZRT in der Lage, die Zeit für einen Prüfzyklus mit sechs bis zehn Prüfpositionen um 50 % zu verkürzen. Da ohne die bisher üblichen Zwischenstopps wesentlich weichere Bewegungsabläufe möglich sind, sinkt zudem die mechanische Belastung des Gesamtsystems. Bei der vollautomatischen Röntgenprüfung sicherheitsrelevanter Bauteile schafft die Technologie ideale Voraussetzungen, um die Anzahl von Prüfanlagen spürbar zu reduzieren. Klassische Anwendungsfelder sind die Prüfung von Felgen, Fahrwerksteilen oder Kolben.

Maximale Flexibilität

Um die Einsatzmöglichkeiten der Hochleistungs-Röntgenröhre zu evaluieren, wurde die Testanlage in Fürth ganz bewusst so aufgebaut, dass sowohl 2D- als auch 3D-Prüfungen mit unterschiedlichsten Bauteilen und Prozessparametern möglich sind. Wahlweise kann der 6-Achs-Roboter die gegriffenen Werkstücke für die klassische zerstörungsfreie Röntgenprüfung (2D-Radioskopie) im Strahlengang zwischen der Röntgenquelle und dem Highspeed-Detektor X-Eye 4020 des Fraunhofer EZRT positionieren oder auf einem direkt angetriebenen Rundschalttisch ablegen, um eine 3D-Computertomographie zu erstellen. Die gesamte Anlage befindet sich in einer Vollschutzkabine, aus der keinerlei Strahlung nach außen dringt. Auf Basis der in der Versuchsanlage erzielten Ergebnisse kann die Prüfzeit für 3D-Inline-Computertomographien um bis zu 75 % reduziert werden. Zudem ist es möglich, das bisherige Verfahren der 2D-Radioskopie durch die aussagekräftigere 3D-Prüfung zu ersetzen.

Mithilfe der neuen Methode kann beispielsweise bei Automobilkolben die Position und räumliche Ausprägung von Fehlern im noch rohen Gussteil präzise erkannt und die korrekte Lage der integrierten Kühlkanäle exakt geprüft werden. Damit bestehen optimale Voraussetzungen, um die Produktivität der Fertigung zu erhöhen, den Ausschuss zu reduzieren und Fehler im Gießprozess systematisch zu bestimmen und zu eliminieren.

(ID:43453371)