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Prozessanalyse High-Speed-Röntgentechnologie erfasst schnelle Prozesse

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Dynamische Vorgänge wie Verformungsanalysen wurden bisher mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitskameras optisch „von außen“ sichtbar gemacht. Eine am Fraunhofer IIS entwickelte Röntgentechnologie ermöglicht es nun, sichtbare Oberflächen und innere, verborgene Strukturen bei dynamischen Prozessen im gleichen Vorgang aufzunehmen.

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Das Fraunhofer EZRT bietet individuelle Lösungen von optischen 3D-Messsystemen über industrielle Röntgenkameras bis hin zu schlüsselfertigen Röntgensystemen für industrielle Fertigungsebenen.
Das Fraunhofer EZRT bietet individuelle Lösungen von optischen 3D-Messsystemen über industrielle Röntgenkameras bis hin zu schlüsselfertigen Röntgensystemen für industrielle Fertigungsebenen.
(Bild: Fraunhofer IIS)

Dynamisches Röntgen mit einer zeitlich hochaufgelösten Erfassung von mehr als 1000 Bildern pro Sekunde konnte bisher nur unter hochspezialisierten Laborbedingungen durchgeführt werden – das ändert sich nun. Mitarbeiter am Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT, ein Bereich des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS, haben eine Technologie entwickelt, die eine synchrone, zeitlich hochaufgelöste Erfassung einer optischen Aufnahme und einer Röntgenaufnahme ermöglicht.

Dynamische Versuche an Fahrradhelmen liefern wertvolle Erkenntnisse

Mit der neuen Technologie können innerer sowie äußerer Strukturen beobachtet werden, die eine einmalige dynamische Veränderung erfahren, wie beispielsweise bei Versagens- und Verformungsanalysen oder bei Strömungs- und Mischprozessen in Fluiden. Damit ist auch die korrekte Entfaltung eines Airbags nachvollziehbar.

Sturzversuch eines Fahrradhelms mit künstlichem Schädel. Der Aufschlag lässt sich mittels Röntgentechnik in Zeitlupe verfolgen. Zwischen beiden Bildern liegen rund 11 Millisekunden.
Sturzversuch eines Fahrradhelms mit künstlichem Schädel. Der Aufschlag lässt sich mittels Röntgentechnik in Zeitlupe verfolgen. Zwischen beiden Bildern liegen rund 11 Millisekunden.
(Bild: Fraunhofer IIS)

Die so gewonnenen Daten ermöglichen eine genauere Soll-Ist-Analyse des zeitlichen Verhaltens mit anderen Datenquellen.

Zwischen beiden Bildern liegen rund 11 Millisekunden.
Zwischen beiden Bildern liegen rund 11 Millisekunden.
(Bild: Fraunhofer IIS)

In unterschiedlichen Experimenten haben die Entwickler das Potenzial der Technologie bewertet. „So haben wir zum Beispiel mit dem ortsansässigen Sportartikelhersteller Uvex Sports auch dynamische Versuche an unterschiedlichen Helmen vorgenommen. Insbesondere für die Vorentwicklung von neuen Produkten sind die Ergebnisse vielversprechend und liefern wertvolle Erkenntnisse“, erklärt Dr. Norman Uhlmann, stellvertretender Bereichsleiter des Fraunhofer EZRT.

Kundenindividuelle Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten

Der Technologie-Demonstrator am Fraunhofer EZRT verfügt im aktuellen Messaufbau über eine Detektorfläche von 40 x 40 cm². Durch die Aufnahmegeometrie werden die Objekte bzw. der zu untersuchende Bereich im Bildfeld größer dargestellt. Dies führt zu einem Bildausschnitt von 30 x 30 cm².

Die Technologie kann aber nahezu beliebig skaliert und somit exakt an die Fragestellung und die örtlichen Gegebenheiten beim Endkunden angepasst werden. Das Fraunhofer EZRT verfügt über das notwendige Know-how in allen relevanten Disziplinen wie der Entwicklung auf die Anwendung optimierter Röntgendetektoren, beim Systemdesign und der Aufnahmetechnik sowie der Verarbeitung der Bilddaten. So sei es prinzipiell auch möglich, Verformungsanalysen bei komplett endmontierten Fahrzeugen mit der Technologie zu untersuchen.

Langjährige Erfahrung durch Forschungsprojekte

Gemeinsam mit seinen Partnern forscht das Fraunhofer EZRT bereits seit vielen Jahren auf dem Gebiet der Hochgeschwindkeitsbildgebung mittels Röntgentechnik, unter anderem mit dem Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik EMI im Rahmen eines dreijährigen Fraunhofer-internen Projekts, das mit 3,2 Millionen Euro gefördert wird.

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