Phad-CT - Quantitative Phasen- und Dunkelfeld-Kontrast - Computertomografie für industrielle Anwendungen an Leichtbauwerkstoffen

Besonders in Branchen wie der Automobilindustrie sowie Luft- und Raumfahrt bestehen hohe Anforderungen an Hardwarekomponenten, z.B. beim Einsatz von Leichtbaukonstruktionen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) wie modernen, via Infusionsverfahren oder additiv gefertigten Komponenten. Die mechanische Stabilität stark belasteter Komponenten muss dabei kritisch hinterfragt und verifiziert werden. Mit Methoden der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) wie Röntgencomputertomographie (XCT) und -radiographie (RT) können interne Strukturen auch in komplexen Bauteilen visualisiert und charakterisiert werden. Im letzten Jahrzehnt wurde dabei mit der Talbot-Lau Gitter-Interferometrie (TLGI) eine der wichtigsten Innovationen in der Röntgentechnologie entwickelt, welche neben dem Absorptionskontrast (AC) komplementäre Information über Phasenkontrast (differential phase contrast, DPC) und Dunkelfeldkontrast (dark field contrast, DFC) in einem einzigen Scan einer Probe liefern kann. TLGI-XCT liefert somit erweiterte Möglichkeiten in der ZfP, jedoch sind aufgrund der Neuheit der Methode industrielle Anwendungen noch nicht weit verbreitet. Um die Akzeptanz dieser neuen Methode zu erhöhen, besteht ein großer Optimierungsbedarf - vor allem in Bezug auf die Hardwarekomponenten der Systeme und den angewandten Scanprotokollen, Messaufbau und Auswertemethoden. Im Zuge dieses Dissertationsprojekts soll der Vorteil genutzt werden, dass insgesamt 3 verschiedene TLGI-XCT-Systeme (FH Wels, Uni Würzburg und CSEM) und 2 TLGI-RTSysteme (CSEM, Microworks) zur Verfügung stehen, um auf die unterschiedlichsten Problemstellungen und Materialsysteme eingehen zu können. Dazu erforderliche systematische Messreihen werden an komplexen via Infusionsverfahren oder additiv gefertigten FVK sowie an gängigen Standardprüfkörper nach DIN-EN-ISO 527-2 durchgeführt. Mit den Erkenntnissen über Einflussfaktoren wie der optimalen Objektausrichtung und Energiespektrum, die aus diesen Messreihen und Optimierungsansätzen gewonnen werden, soll anschließend Guidelines zur Untersuchung von FVK via TLGI-XCT & Tensor-Tomographie erarbeitet werden. Diese Guidelines sollen die Grundlage für den praktischen und effizienten Einsatz der TLGIXCT in industriellen Anwendungen liefern, um diese neue ZfP-Methode Zeit- und Kosteneffizient einsetzen zu können, z.B. durch die Anwendung von iterativen Rekonstruktionstechniken. Darüber hinaus sollen im geplanten Projekt potentielle neue Anwendungsgebiete erkundet werden, um die TLGI als vielseitige Messmethode in der Industrie zu etablieren. Dazu werden Studien an verschiedenen Materialien und Materialkombinationen unternommen und ein Software-Tool zur Visualisierung der Auswirkungen auf Phasen- und Absorptionskontrast entwickelt.