Quantitative Röntgencomputertomographie von Polymerverbundwerkstoffen
FWF-FWO: 01.04.2017 - 31.03.2020
Polymerverbundwerkstoffe bestehen typischerweise aus zwei oder mehreren konstituierenden Komponenten (z.B. Matrix, Fasern, Einschlüssen und Poren) mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften. Zu einem neuen Material kombiniert entsteht ein Werkstoff mit einzigartigen Eigenschaften hinsichtlich Gewicht, Zugfestigkeit, Steifigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Zur zerstörungsfreien Prüfung und Analyse der inneren Struktur von Polymerverbundwerkstoffen wird vermehrt auf Röntgencomputertomographie (CT) gesetzt. Ein 3D Datensatz wird hierbei aus den generierten Durchstrahlungsbildern rekonstruiert, in mehreren Schritten bearbeitet und schlussendlich analysiert. Dieser konventionelle Ablauf leidet jedoch an ungenauer Modellierung und Fehlerfortpflanzung durch die einzelnen Datenverarbeitungsschritte, wodurch die Genauigkeit, mit der die interessanten Charakteristika extrahiert werden können, stark limitiert wird.
In diesem Projekt wird ein neuer Ansatz entwickelt, der bestehende Paradigmen verschiebt, und die Quantifizierung von Polymerverbundwerkstoffen substantiell verbessert. Dies wird in einem neuen Arbeitsablauf realisiert, der sich auszeichnet durch die 1) Berücksichtigung von möglichen Deformationen während der CT-Messung zur Reduktion von Messartefakten; 2) durch eine genaue Modellierung aller Bestandteile des Polymerverbundwerkstoffs (Matrix, Poren, Einschlüsse und Fasern); 3) durch die direkte Extraktion der Modellparameter der einzelnen Bestandteile aus den Röntgendurchstrahlungsbildern, bei gleichzeitiger Unterbindung der Fehlerausbreitung über einen Rückkopplungsmechanismus; und 4) durch die Analyse des Eingangsparameterraums für den gesamten Arbeitsablauf, mit speziellem Fokus auf Sensitivität und Stabilität interessanter Ausgangsparameter bzw. Charakteristika.
Dieser Analyseablauf ist derzeit noch beispiellos. Im Erfolgsfall wird der geplante Analyseablauf eine signifikant verbesserte Genauigkeit in der Charakterisierung interner Strukturen in Polymerverbundwerkstoffen im Vergleich zu konventionellen Verfahren erzielen.
Förderung
FWF Der Wissenschaftsfonds und Research Foundation - Flanders (FWO)
Partner
- FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH, CT Forschungsgruppe
- University of Antwerp, Vision Lab
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