Defekterkennung in einem 7‑poligen Stromstecker

Die Defekterkennung in Multimaterial-Bauteilen wie Stromsteckern wird häufig durch starke Artefakte erschwert, die von dichten Metallstrukturen direkt neben Kunststoffen geringer Dichte ausgehen. Diese Fallstudie zeigt, wie die Voxray Quantum Reconstruction Technique (QRT) die industrielle CT-Bildgebung im Vergleich zur klassischen gefilterten Rückprojektion (FBP) und zur Dual-Energy-Fusion (DE) verbessert. Im Fokus stehen typische Defekte – Partikel, Poren und Spalte –, und wir validieren die CT-Ergebnisse anhand eines lichtmikroskopisch untersuchten Schliffbilds (PST).

Foto des 7‑poligen Stromsteckers (links) und 3D-Volumenrendering der CT-Rekonstruktion (rechts).

Die industrielle CT von Multimaterial-Baugruppen leidet unter Artefakten, weil klassische Rekonstruktionsverfahren das polychromatische Röntgenspektrum nicht vollständig berücksichtigen. Strahlaufhärtung, metallbedingte Streifenartefakte und Partialvolumen-Unschärfe treten besonders dort auf, wo Pins aus Kupferlegierung auf Kunststoffgehäuse treffen – genau in den Bereichen, die auf verborgene Defekte geprüft werden müssen.

Horizontaler Schnitt, rekonstruiert mit klassischer FBP. Starke Metallartefakte überdecken den umgebenden Kunststoff und machen eine Analyse nahezu unmöglich.

Wir haben den Stecker mit allen drei Verfahren rekonstruiert und die resultierenden Volumen mit dem Referenzschliff verglichen. Abbildung 4 zeigt einen Bereich zwischen zwei Metallpins, in dem Poren, Spalte und ein Kunststoffpartikel vorhanden sind.

Schnitt-für-Schnitt-Auswertung

FBP (Single-Energy)

QRT (Single-Energy)

Klassische FBP vs. Voxray QRT

FBP (Dual-Energy)

QRT (Single-Energy)

Dual-Energy-CT vs. Voxray QRT

QRT (Single-Energy)

Schliffbild

Voxray QRT vs. Mikroskopaufnahme des Schliffbilds

Wichtigste Erkenntnisse

• Poren zwischen den Metallpins sind in der FBP vollständig verdeckt, in der DE teilweise sichtbar und in der QRT klar aufgelöst.
• Kunststoffpartikel werden nur in der QRT korrekt abgebildet.
• Spalte zeigen sowohl in der DE als auch in der QRT einen höheren Kontrast als in der FBP.
• Im DE-Volumen treten leichte Ausrichtungsartefakte auf, weil zwei separate Energiedatensätze registriert werden müssen.
• Defekte unmittelbar neben extrem dichten Bereichen bleiben für alle drei Verfahren problematisch.

Von den untersuchten Verfahren liefert QRT die originalgetreueste Rekonstruktion von Poren, Spalten und Polymereinschlüssen und benötigt dafür nur einen einzigen Scan. Im Vergleich zur Dual-Energy-CT halbiert QRT damit die Messzeit und beseitigt Ausrichtungsfehler zwischen den Scans – ein entscheidender Vorteil für die industrielle Inline-Defekterkennung.

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Kennzahlen der einzelnen Bildgebungs- und Validierungsverfahren zusammen: