Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
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Zeitaufgelöste Computertomographie oder 4D-CT

Die 3D-CT ermöglicht die Erfassung beliebiger Objekte einschließlich aller äußeren und inneren Strukturen vollständig, berührungslos und zerstörungsfrei. Der hierbei erzeugte statische 3D-CT-Datensatz des Prüfobjekts wurde mittels am Fraunhofer EZRT entwickelter Verfahren um Informationen über Zeit und Bewegung erweitert. So können dynamische Prozesse im Inneren von Objekten visualisiert und analysiert werden.

Prinzip der zeitaufgelösten Computertomographie

Klassische 2D- oder 3D-Computertomographie (CT) gibt Aufschluss über die Geometrien von im Prüfobjekt versteckten Strukturen in einem statischen Zustand. Unterliegt der Prüfling jedoch einer dynamischen Veränderung, wie der Bewegung aufgrund physikalischer oder chemischer Prozesse, bedarf es einer Messung aller für den Erkenntnisgewinn relevanten Zustände. Dafür muss die Aufnahmegeschwindigkeit höher sein als der zu beobachtende Prozess. In der herkömmlichen CT ist dies allerdings nur vereinzelt der Fall.

Die zeitaufgelöste Computertomographie, kurz 4D-CT, macht es möglich, Wirkungen von Zeit sowie weiteren physikalischen Einflussgrößen festzuhalten, zu analysieren und zu visualisieren.

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Am Fraunhofer EZRT werden verschiedene Aufnahme- und Rekonstruktionsverfahren für Vorgänge, die sich über die Zeit verändern, entwickelt.

Hierzu gibt es unterschiedliche Aufnahmekonzepte: Zum einen das klassische CT-Abtastverfahren, bei dem das Objekt während der Aufnahme um 360 Grad gedreht wird. Zum anderen manipulationsfreie Verfahren wie die Tomosynthese zur schichtweisen Darstellung flacher Objekte oder eine Gantry-Variante, bei der das bildgebende System um das Objekt rotiert. Bei diesem Aufnahmeverfahren erfolgt keine Beeinflussung der Prozesse durch die CT, so dass eine Betrachtung bewegungsempfindlicher Prozesse in-situ möglich ist.

  • Analyse der Wechselwirkung von Komponenten unter extremen äußeren Einflüssen z. B. bei Belastungstests in der Qualitätssicherung
  • Entstehungs- u. Zerfallsprozesse von Schäumen (z. B. Proteinschäume in der Lebensmittelproduktion)
  • Materialtransportprozesse in chemischen Reaktorgefäßen bei Temperaturen über 2000 Grad Celsius
  • Flusskinematik im Granulat in der Chemie und Biologie

  • Visualisierung und Analyse dynamischer Prozesse im Inneren von Objekten zur Optimierung von Produkten und Produktionsprozessen
  • Manipulationsfreie Messungen möglich
  • Messung bewegungsempfindlicher Prozesse in-situ