EINSATZ DER COMPUTERTOMOGRAPHIE IN DER DIGITALEN FABRIK

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1 EINSATZ DER COMPUTERTOMOGRAPHIE IN DER DIGITALEN FABRIK Produktentwicklung, Prozessoptimierung und Qualitätssicherung mit CT Prof. Dr.-Ing. Jochen Hiller 1 Fachforum TC Cham Die Zukunft der Fertigungsmesstechnik

2 Fraunhofer Entwicklungszentrum Röntgentechnik Ein Bereich des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP 1998 gegründet ca. 140 Mitarbeiter mehr als 30 CT-Systeme Fürth, Saarbrücken, Würzburg, Deggendorf Budget: 14 Mio. Finanzierung > 75 % Projekte < 25 % Grundfinanzierung Hauptsitz EZRT in Fürth 2

3 Die CT im Produktlebenszyklus FuE-Kompetenz von der Datengewinnung über die Datenauswertung bis zum Prototypsystem SYSTEMDESIGN Strahlerzeugung Röntgenquelle Lichtquelle u. ä. Wechselwirkung mit Prüfobjekt mit Target u. ä. Bildgewinnung Röntgendetektor optischer Detektor u. ä. 3D-Bilddatenerzeug. 3D-Verfahren 2D-Verfahren u. ä. Bildverarbeitung Korrekturen Selektion u. ä. Bildanalyse automatisch lokal und global u. ä. DATENGEWINNUNG DATENAUSWERTUNG 3

4 Die CT im Produktlebenszyklus Monitoring CT-basierte Sortierung von Diamanten in Kimberlit-Gestein mit Dual-Energy CT 4

5 Die CT im Produktlebenszyklus GFK-Bauteil Monitoring Carbon Materialcharakterisierung 5

6 Die CT im Produktlebenszyklus Monitoring Insitu-CT CT FEM Test einer Klebeverbindung Lebensdauersimulationen 6

7 Die CT im Produktlebenszyklus LINAC-CT Monitoring Crash-Untersuchungen mit LINAC-CT 7

8 Die CT im Produktlebenszyklus Monitoring Erhardt & Abt Defekterkennung mit Inline-CT 8

9 Die CT im Produktlebenszyklus [mm³] Monitoring Materialprüfung und Messtechnik Serienbegleitende Qualitätskontrollen im CT-Labor 9

10 Die CT im Produktlebenszyklus Monitoring Verfolgung von Gütern Sicherheit 10

11 Die CT im Produktlebenszyklus Monitoring Rekonstruktion von Schuhen auf Basis von CT-Daten Virtuelles Einkaufen mittels CT 11

12 Die CT im Produktlebenszyklus Robo-CT Monitoring Vor Ort Scans von Bauteilen und Komponenten mit mobiler Robo-CT 12

13 Die CT im Produktlebenszyklus Brom-frei Brom-haltig Monitoring Brom-Konzentration Material-Separierung mit quantitativer CT 13

14 Der Produktlebenszyklus Herausforderungen Kurze Entwicklungszeiten Hohe Qualität Geringe Stückzahlen Ressourceneffizienz Realisierung: Massiver Einsatz von IT Digitale Fabrik 14

15 Nutzen der Digitalen Fabrik Verkürzung der Entwicklungszeit + Verbesserung der Produktqualität Sensorik/CT Verzahnung virtueller Entwicklungs- oder Planungsschritte mit der realen Umsetzung Bracht, U. et al. (Hrsg.): Digitale Fabrik, Springer,

16 CT an der Schnittstelle zwischen realer und digitaler Fabrik Die digitale Fabrik ist gekennzeichnet durch digitale Modelle, Methoden und Werkzeuge, die durch ein durchgängiges Datenmanagement integriert werden. Dabei werden die Produkte, Prozesse und die geplante Produktion in Simulationsumgebungen auf Basis von Modellen abgebildet, um basierend auf virtuellen Produkten und Prozessen die geplante Produktion am Computer zu verbessern. Quelle: Hehenberger, P.: Computergestützte Fertigung, Springer,

17 Vernetzte Arbeitswelt: Daten- und Informations austausch CT Quelle: Eigner, M.; Stelzer, R.: Product Lifecycle Management, Springer,

18 CT-Datenmanagement Fraunhofer CloudCT 18

19 CT-Datenmanagement Fraunhofer CloudCT 20

20 Was kann CloudCT momentan? Zentrale Anbindung beliebiger CTs Echtzeit-Informationen zu laufenden Scans Automatische Übertragung und zentrale Speicherung der Messdaten Speicherung aller CT-Daten Projektionsdaten, Volumendaten, CAD- Modelle, Dokumente, Grafiken, Flexibler Zugriff über Browser Auf beliebig vielen Geräten ohne Installation verfügbar Zustandsüberwachung der CTs Luftfeuchtigkeit und -druck, Temperatur, 21

21 Fragestellung: Führt diese Anomalie zu einem frühzeitigen Ausfall der Komponente? Problem oder nicht? 22

22 CT-basiertes Bewertungssystem Virtuelles Testen FE-Simulation Entscheidung CT Kritischer Materialdefekt erkannt Verantwortlicher Prozessparameter identifiziert Prozessparameter optimiert Datenbank um Anomalien und Prozessparameter erweitert Fertigungs- Simulation Basis für maschinelles Lernen 23

23 Forschungsprojekt Big Picture Die Entwicklung einer Software-Plattform zur Verarbeitung, Visualisierung und Analyse großer Daten und Datenmengen sowie Speicherung aller relevanter Daten Multimodale Datenverarbeitung 24

24 Zusammenfassung Breite, universelle Einsatzmöglichkeiten der CT im Produktlebenszyklus CT in der Schnittstelle zwischen realer und digitaler Fabrik: CT liefert Eingangsdaten für Modellbildung, Simulation und Produktionsplanung in allen Entwicklungs- und Produktionsphasen Fraunhofer CloudCT liefert die Basis für effizientes Datenhandling, Datenverarbeitung und Austausch von CT-Daten CT liefert material- und geometrie-relevante Informationen als Input für virtuelles Testen und digitales Prototyping Verwertung der Daten F&E-Arbeiten werden im Forschungsprojekt Big Picture weiter vorangetrieben Industriepartner gesucht 25

25 Das Team am Standort Deggendorf Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 26