Bildgebende Verfahren

Die innovative 3D-Koordinatenmesstechnik ist ein optisches Messverfahren. Am KUZ stehen zum Beispiel ATOS-Sensoren und Aramis-Sensoren der Firma Carl Zeiss GOM Meteorolgy zur Verfügung. Die Geräte dienen dem Nachweis von z.B. maßlichen Änderungen am Bauteil durch äußere Einflüsse. Dadurch können Soll-Ist-Vergleiche über farbcodierte Abweichungsdarstellung veranschaulicht werden.

Ebenso können komplexe Bauteile beispielsweise für eine Bearbeitung in einem CAD-System oder einen späteren 3D-Druck berührungslos digitalisiert werden. Mittels des GOM Aramis-Systems gelingt es zudem, über Grauwertkorrelation Spannungen und Dehnungen eines Bauteils unter mechanischer oder klimatischer Belastung berührungsfrei und zerstörungsfrei zu quantifizieren.  

Diese Sonder- und Bauteilprüfungen können der Prüfung des Verhaltens eines Bauteils unter Belastung als auch der Aufklärung, Nachstellung und Dokumentation von Schadensmechanismen dienen. Durch die interdisziplinäre Aufstellung des KUZ können individuelle Prüfaufbauten schnell realisiert werden.

Bei einer Untersuchung mittels Lichtmikroskopie wird zur Bildgebung Licht verwendet. Bei optischen Mikroskopen werden Linsen, Blenden und Filter genutzt, um verschiedene Beleuchtungssituationen einzustellen. Dazu zählen z.B. die Auflichtmikroskopie und die Durchlichtmikroskopie. Verschiedene Kontrastmethoden werden eingesetzt, um optimale Abbildungsergebnisse zu erzielen. Im KUZ sind mehrere Lichtmikroskope unterschiedlicher Bauart im Einsatz, um eine Viezahl verschiedenster Proben untersuchen zu können.

Methoden der Lichtmikroskopie:
- Hellfeldmikroskopie: Dies ist die klassische Methode der Lichtmikroskopie, bei der das Präparat von Licht durchstrahlt wird und sich ein heller Hintergrund einstellt.
- Dunkelfeldmikroskopie: Dabei werden mit Hilfe indirekter Beleuchtung Abbildungen mit dunklem Hintergrund erzeugt.
- Polarisationsmikroskopie: Mit Polarisationsfiltern lassen sich zusätzliche Kontraste erzielen, um Unsichtbares sichtbar zu machen. Dadurch können beispielsweise Eigenspannungen in transparenten Formteilen nachgewiesen werden.
- Differentialinterferenzkontrast: Mit dieser Methode lassen sich Abbildungen erzeugen, welche Unterschiede in der optischen Weglänge im betrachteten Objekt in Helligkeitsunterschiede des Bildes umwandelt. Dies bewirkt im Auflicht, dass Änderungen in der Oberflächenmorphologie sichtbar werden.

Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) erzeugt die Abbildungen durch einen Elektronenstrahl, der über das zu vergrößernde Objekt geführt wird. Die Wechselwirkungen der Elektronen mit der zu untersuchenden Oberfläche können detektiert und aus den verschiedenen Signalen Informationen zur Bildgebung gewonnen werden. Zu den Signalarten zählen unter anderem der Sekundärelektronenkontrast, der hauptsächlich die Topografie des Objektes darstellt. Der Rückstreuelektronenkontrast ist vor allem von der mittleren Ordnungszahl des Materials abhängig und erzeugt eine Materialkontrastabbildung. Auch die charakteristische Röntgenstrahlung, welche durch herausgeschlagene Elektronen im Material und deren Rekombination entsteht, kann mittels eines EDX-Detektors ausgewertet werden. Damit sind Aussagen über vorhandene Elemente an der Probenoberfläche getroffen werden.

Die Computertomographie (CT) ist ein Verfahren, welches Röntgenstrahlung zur räumlichen Bildgebung verwendet. Die Röntgenstrahlung dient dazu, Durchstrahlungsbilder auf einem Detektor zu erzeugen. Dabei wird das Untersuchungsobjekt vor dem Detektor gedreht bis hinreichend viele Durchstrahlungsbilder vorliegen, um ein dreidimensionales Volumen berechnen zu können. Mit diesen rekonstruierten Daten lassen sich Aussagen zur inneren Struktur und zu inneren bzw. äußeren Geometrien der untersuchten Probe treffen. Zusätzlich ist es möglich, Aussagen über verschiedene Materialien zu gewinnen. Die einmal erzeugte Punktewolke (STL-Datei) kann als Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen, z.B. zur Beurteilung von Maßhaltigkeit oder Faserorietierungen, fungieren.