BliXray bringt Faserverbund- und Pulver-CT zum Hochlauf keramischer Matrixverbundwerkstoffe in Europa

BliXray bietet Herstellern, die die Fertigung von Bauteilen aus keramischen Matrixverbundwerkstoffen hochfahren, die Labor-CT-Analyse von Faserverbundwerkstoffen und Pulvern an. Die CT-Daten zeigen Faserrichtung, Faserverteilung und Partikelstruktur in 3D, ohne die Probe zu zerschneiden.

Die Computertomographie (CT) rekonstruiert eine Probe als dreidimensionales Volumen. Die innere Architektur eines Verbundwerkstoffs wird damit gemessen, statt aus einem Schliffbild abgeleitet zu werden. Für eine Werkstoffingenieurin oder einen Werkstoffingenieur, die einen neuen Verbundwerkstoff qualifizieren, bedeutet das einen zerstörungsfreien Datensatz pro Probe. Die Probe selbst bleibt für mechanische Prüfungen oder die Weiterverarbeitung erhalten.

Faserarchitektur in drei Dimensionen gemessen

Das Verhalten eines faserverstärkten Bauteils hängt davon ab, wohin seine Fasern zeigen und wie gleichmäßig sie verteilt sind. Die Labor-CT-Analyse von BliXray wurde an kurzfaser- und kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (SFRP und CFK) gezeigt. Aus dem rekonstruierten Volumen liefert die Analysesoftware:

• die Faserrichtung durch die Probe;
• den Fasergehalt und seine lokale Schwankung;
• die Faserverteilung über das gesamte Volumen.

Faserfehlausrichtungen und lokale Änderungen des Fasergehalts erscheinen als Bereiche im Volumen, nicht als einzelner Mittelwert. Die Ingenieurin oder der Ingenieur kann sie lokalisieren, zwischen Chargen vergleichen und den Prozessparametern zuordnen. Porosität, die Spannungen konzentriert, wird im selben Datensatz erfasst.

„Ein Querschliff zeigt eine Ebene eines Verbundwerkstoffs. Ein CT-Volumen zeigt alle“, sagt Adrian de Riz, Geschäftsführer der BliXray Technologies GmbH. „Unsere Kunden erhalten Faserorientierung und Faserverteilung als Daten, die sie von Charge zu Charge vergleichen können.“

Pulver- und Partikeldaten aus derselben Anlage

Viele keramische und Verbundwerkstoff-Prozessketten beginnen mit einem Pulver, und die Qualität des fertigen Bauteils beginnt dort. Dieselbe Labor-CT-Analyse berechnet für Pulver- und Partikelproben Partikelanzahl, Oberfläche, Volumen, Sphärizität und Kompaktheit. Da diese Werte aus einem 3D-Volumen stammen, beschreiben sie die Partikelform in jeder Richtung statt eines projizierten Umrisses. Partikelgrößen- und Partikelformverteilungen lassen sich so von einer Pulvercharge zur nächsten verfolgen. Für einen Pulverlieferanten oder einen Bauteilhersteller wird aus einer Formfrage ein gemessener Wert pro Charge. Qualitativ wurde das Verfahren auch an einer Karbidprobe angewendet, einem dichten und harten Werkstoff.

Keramische Matrizes als Testfall behandelt

Keramische Matrixverbundwerkstoffe werfen dieselben Fragen auf wie Kunststoffverbunde: Faserrichtung, Faserverteilung und Porosität. Die Matrix ist jedoch dichter, und das verändert den Kontrast zwischen Faser und Matrix. BliXray behandelt deshalb jeden neuen keramischen Matrixwerkstoff als Testfall. Ein Testscan an der eigenen Probe des Kunden zeigt, welche Merkmale die Analyse auflöst, bevor ein Routineeinsatz vereinbart wird. Liegt ein Merkmal nahe an der Grenze dessen, was der Scan zeigt, sagt das Ergebnis dies, statt es als Befund zu melden. Die Scanparameter werden dann für den keramischen Werkstoff selbst gewählt und nicht von einem Kunststoffverbund übernommen.

Für Lieferketten in Luftfahrt und Verteidigung entsteht so eine dokumentierte, zerstörungsfreie Aufzeichnung jeder Qualifizierungsprobe. Entwicklungslabore und Gruppen in der Forschung nutzen dieselben Daten, um Prozessänderungen mit der inneren Struktur zu verknüpfen, die sie erzeugen.

„Wir scannen zuerst den Werkstoff des Kunden und zeigen, was die Daten aussagen können und was nicht“, sagt de Riz. „Damit hat ein Werkstoffteam eine solide Grundlage, bevor es die CT in seine Qualifizierungsroutine aufnimmt.“

Testscans verfügbar

BliXray bietet Testscans von Verbundwerkstoff-, Keramik- und Pulverproben an und bespricht die Faser- und Partikeldaten mit dem Werkstoffteam des Kunden. Kontakt: Adrian de Riz, Geschäftsführer, BliXray Technologies GmbH, a.deriz@blix-ray.de, +49 1578 0477753 – www.blix-ray.de.

Über BliXray – Die BliXray Technologies GmbH in Hannover entwickelt und baut industrielle CT-Anlagen und Strahlenschutzkabinen. Hersteller aus Verteidigung, Luftfahrt und Forschung prüfen mit BliXray-CT sicherheitskritische Bauteile zerstörungsfrei. BliXray-Kabinen und -Container nehmen Röntgenquellen bis 300 kV auf, bei einem Schutzniveau von 0,5 µSv/h.