Multimodale und Multiskalare dreidimensionale Materialcharakterisierung von faserverstärkten Kunststoffen mit Röntgen-Computertomografie

Die Motivation hinter dieser Arbeit liegt in der frühzeitigen Erkennung von Defekten wie Poren oder Rissen mit Hilfe von multimodalen und multiskalaren Methoden. Durch einen multiskalaren Ansatz kann gezeigt werden, dass bei niedrigeren Auflösungen Risse mit einer Breite unter der Voxelgröße bereits qualitativ erkannt werden können. Zur Verifizierung der Ergebnisse werden diese Bereiche der Bauteile mit einer höheren Auflösung als Referenz tomografiert. Multimodale Bauteilcharakterisierung kann auf unterschiedliche Art und Weise durchgeführt werden. Beispiele dafür sind zusätzlich zur Röntgen-Computertomografie (XCT) noch Aufnahmen aus Ultraschall- oder Thermografie Messungen. Ein moderner Ansatz, welcher auch in dieser Arbeit angewendet wurde, verwendet die Talbot-Lau-Gitterinterferometrie (TLGI), um zusätzlich zum Absorptionskontrast (AC) noch weitere Modalitäten, wie Phasenkontrast (PC) oder Dunkelfeldkontrast (DFC), die die Brechung bzw. Streuung der Röntgenstrahlen durch kleine Strukturen und Materialgrenzen darstellt, zu erfassen. Dieser zusätzliche, durch die Gitterinterferometrie erhaltene, Röntgen-Kontrastmechanismus resultiert in einer erhöhten Sensitivität bezüglich Inhomogenität und Defekte. Durch die zusätzlichen Modi können auch Micro-Risse in belasteten Bauteilen detektiert werden, die mit konventionellen XCT-Messungen kaum erkennbar sind.