Computertomographie im Automobilbau

Als erster Automobilhersteller nutzt die BMW Group die Computertomographie (CT) bei der Entwicklung, Fertigung und Analyse kompletter Prototypen. Vom MINI bis zum Rolls-Royce kann bereits in der frühen Entwicklungsphase die Fahrzeugqualität mit dieser Technologie überprüft werden. Vier Roboter umfahren dabei den Prototypen und erstellen mehrere tausend Schnittbilder. Damit wird zum Beispiel der Einsatz von Innovationen, neuen Werkstoffen und Verbindungstechniken bis ins Detail untersucht – ohne das Fahrzeug dabei zu beschädigen. Bisher mussten für die Analyse die entsprechenden Bauteile zerlegt werden.

Die Röntgenanlage befindet sich im Pilotwerk der BMW Group im Forschungs- und Innovationszentrums (FIZ) in München, direkt an der Schnittstelle zwischen Entwicklung und Produktion. „Der Einsatz der neuen Computertomographie-Anlage ist ein entscheidender Schritt für uns, um die Qualität unserer Produkte weiter zu steigern“, erläutert Udo Hänle, Leiter Produktionsintegration und Pilotwerk. Ohne die Fahrzeugprototypen in ihre Einzelteile zerlegen zu müssen, könne man diese dreidimensional und mit höchster Präzision analysieren – und damit eine Prüfung der Fahrzeuge vornehmen, die mit konventionellen, statischen Computertomographie-Anlagen so nicht möglich sei. Dies helfe letztendlich dabei, neue Technologien schneller in Serienfahrzeuge zu integrieren.

Analyse des gesamten Fahrzeuginnenraums

Michael Koch, Leiter Technologie Werkstoff- und Verfahrensanalytik, ergänzt: „Bereits seit vielen Jahren setzen wir die CT und Röntgenbilder ein, um die Qualität von Bauteilen zu überprüfen. Mit unserer Anlage haben wir nun eine neue Dimension erreicht und können gesamte Fahrzeuge bis in den Mikrometerbereich analysieren.“ Dies sei beispielsweise erforderlich, um die Beschaffenheit einer Karosserie vor und nach dem Lackierprozess überprüfen zu können. Beim Lackieren sei die Karosserie großen Temperaturbelastungen ausgesetzt, die zu Veränderungen der Klebeverbindungen führen könnten. Auch für das Überprüfen von Schweiß- und Stanzverbindungen im Fahrzeug würden die Experten künftig Röntgenstrahlung anwenden. Aus diesen Erkenntnissen ließen sich gezielte Maßnahmen für die Serienproduktion ableiten.

In der Prüfanlage umfahren während des Röntgenprozesses vier aufeinander abgestimmte Roboter das Fahrzeug. Je zwei Roboter sind dabei so zueinander ausgerichtet, dass die Röntgenstrahlung durch das Fahrzeug zum gegenüberliegenden Roboter gesendet wird. Aus den hierbei gemessenen Daten errechnet ein speziell entwickeltes Computerprogramm anschließend ein dreidimensionales, mehrschichtiges Bild. Damit lässt sich das Innenleben des gesamten Fahrzeuges analysieren. Der Computertomograph erfasst Objekte von nur 100 Mikrometern. Das entspricht etwa der Breite eines menschlichen Haares.

Im Rahmen einer Forschungsarbeit prüfen die Ingenieure derzeit, inwiefern künftig künstliche Intelligenz für die Auswertung der Ergebnisse eingesetzt werden kann. Mit Hilfe großer Datenmengen soll die Software zahlreiche Muster erlernen, diese Informationen selbständig miteinander verknüpfen und die Auswertung sukzessive automatisieren.

Zweijährige Entwicklungszeit

Die Ingenieure der BMW Group haben das in der Automobilindustrie bisher einzigartige Prüfsystem gemeinsam mit dem Fraunhofer Entwicklungszentrum für Röntgentechnik (EZRT) innerhalb von zwei Jahren entwickelt. „Mittels umfangreicher Versuchsmessungen an einer Fahrzeugkarosserie haben wir die Software der Prüfanlage gemeinsam mit Röntgenspezialisten und Anlagenbauern weiterentwickelt“, berichte Philipp Janello der das Projekt bei der BMW Group für Fraunhofer betreut hat. So sei eine individuelle, auf die Anforderungen der BMW Group abgestimmte Prüfanlage entstanden. (ig)