S počítačovou tomografií jsou spojovány většinou představy o jejím využití v medicíně. Vedle metod neinvazivního zobrazení vnitřních orgánů a tkání člověka patří ale dnes k jejím dalším rozvinutým směrům už i průmyslové aplikace, nehledě na využití principu metody i v různých badatelských oborech.
V průmyslové metrologii umožňuje CT zobrazením vnitřní struktury výrobku potvrzení jeho kvality nebo opačně zjištění případných vad v 3D i 2D dimenzi. Zachytí vady i s nízkým kontrastem, jako jsou trhliny a póry, jinými nedestruktivními technikami obtížně zjistitelné. Při skenování uzavřených transportních objektů může CT sloužit i pro sledování jejich obsahu, včetně zajištění bezpečnostní kontroly.
V lékařské praxi CT tomografie výhradně užívá princip snímání okolo ležícího pacienta. V průmyslu se naopak převážně při CT setkáváme s rotací předmětu kolem své osy. Moderní měřicí stroje slučující i metrologii a tomografii tu dokážou nedestruktivním způsobem snímání získat z jediného skenování s vysokou přesností dokonce informace o vnější geometrii i objemu součástky. Co ale zatím bylo pro průmyslovou CT jistým omezením, byl rozsah snímání, limitovaný výkonem zdrojů rentgenových paprsků v řádu několika stovek keV.
SKENOVÁNÍ V CENTRU EZRT
Myšlence, jak se dostat k možnosti skenování i řádově větších výrobků, se věnovali ve Fraunhoferově institutu IIS na úseku, který se dnes oficiálně nazývá Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT. Po víceletém výzkumu, za spolupráce s MT Mechatronics, vyvinuli na dosavadní poměry „obří“ XXL počítačový tomograf s užitím 9MeV lineárního urychlovače Siemens. Při kombinaci s odpovídající rentgenovou kamerou tak dosáhli možnosti ozářit díly do průměru 3,2 m a výšky 5 m, což je v současné době největší aplikovatelný rozsah na světě. U systému XXL CT je předmět umístěn na masivní točně o průměru 3 m, kde je i při hmotnosti několika tun polohován s přesností desetiny mm. Celý systém je umístěn ve speciální hale, postavené ve Fürthu, na ploše přes 5 300 m2, samotná zkušební hala má plochu 400 m2 při výšce 14 m, 1 m měří silné stínění proti rtg záření. Do výbavy střediska patří dvojice manipulačních věží, rentgenový zdroj o hmotnosti 3 t a dva detektory. Čtyřmetrový řádkový pro detekci větších objektů a menší plošný pro zvláště jemné rozlišení.
Maximum vyzařované energie 9 MeV odpovídá přibližně dvacetinásobku konvenčního průmyslového rentgenového systému. Podle druhu zkoumaného objektu, jeho velikosti, materiálu a tloušťky stěny může se i tady použít menší energie. Ze získaných digitálních dat pak vlastní software, vyvinutý v EZRT, převádí podobu objektu do vizualizačního tvaru, který dovoluje vyšetřování objektu ve 2D vrstvu po vrstvě nebo jej posoudit jako celek či části celku ve třech dimenzích.
PROVEDENÉ TESTY
Pro porovnání testů, které v XXL CT probíhají hlavně u výrobků automobilového průmyslu, jako jsou celá vozidla nebo různé nadrozměrné komponenty, a výrobků energetického strojírenství, např. rotorové lopatky nebo jiné díly větrných elektráren, disponuje EZRT v omezené míře i základním vybavením pro další nedestruktivní metody, ultrazvuk, laserové a optické metody a termografii. Z mnoha příkladů už provedených testů nabízí EZRT ukázky z různých oborů:
- Analýza nárazového testu elektromobilu, která při provádění vcelku nahrazuje dřívější postup s časově náročným rozebráním vozu na díly. I tady lze využít hodnocení struktury vcelku ve 3D, tak i rozboru po jednotlivých vrstvách. Přesnost testu dokládá např. i zviditelnění struktury celého modulu nabitých baterií.
- XXL CT se výhodně využije při 3D rentgenové kontrole obsahu kontejnerů pro dálkovou přepravu, která je oproti 2D podrobnější i bezpečnější.
- Pro nizozemskou Naturalis Biodiversity Center přispěli v IIS detekcí lebky dinosaura z nálezu v americkém státě Montana, staré přes 65 milionů let, k dalšímu výzkumu těchto dávných obyvatel naší planety.
- Ze sbírek Německého muzea se cestou XXL počítačové tomografie často vracejí i k tajům historicky proslulých exponátů. Studoval se tak i raketový stíhač Messerschmitt Me 163, památný ještě z válečné doby jako jediný stroj tohoto typu s omezenou sériovou výrobou. V hale ústavu ve Fürthu byl zatím tento exponát při snímání tím největším. Výsledná CT data se tentokráte vedle výzkumu použijí i pro virtuální aplikace návštěvníkům letecké výstavy v roce 2020. (Podrobněji viz zadní strana letošního Technického týdeníku č. 9.)
Vývoj jde ale i tady dál. Přes dosažené úspěchy – za současný XXL CT byl vývojový tým EZRT oceněn v rámci své mateřské Fraunhoferovy společnosti cenou Josepha von Fraunhofera za rok 2018 (činí 50 000 eur) – pracuje se opět za spolupráce s MT Mechatronics na již další verzi obdobného tomografu, tentokrát v portálovém provedení.