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Werth Fachartikel

TomoScope® XS – eine Erfolgsgeschichte Computertomografie verdrängt konventionelle Koordinatenmessgeräte

TomoScope® XS – eine Erfolgsgeschichte

Bis vor fünf Jahren gab es genaue Koordinatenmessgeräte mit Computertomografie nur im oberen Preissegment. Die Kompaktgeräte der TomoScope® XS Familie bieten CT-Technik mit hoher Leistung, hoher Genauigkeit und zum Preis von taktilen oder Multisensor-Koordinatenmessgeräten.

Vor 2017 standen kompakte CT-Geräte nur mit Reflexionstargetröhren in geschlossener Bauweise zur Verfügung. Deren großer Brennfleck schränkte aufgrund der geometrischen Unschärfe die Auflösung und Genauigkeit ein. Die Geräte waren zwar relativ preisgünstig, verursachten aber hohe Wartungskosten. Die Begrenzung auf akzeptable Brennfleckgrößen, die nur erreicht wurden, wenn man das Gerät mit sehr geringer Leistung betrieb, führte zu hohen Belichtungs- und damit Messzeiten. Normkonforme Spezifikationen zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit und für den Vergleich zu anderen Geräten fehlten oft.
Bei großen Geräten ermöglichten Transmissionstargetröhren mit bis zu 300 kV Röhrenspannung eine hohe Auflösung und Genauigkeit. Sie waren jedoch teuer in Anschaffung und Wartung, außerdem kamen sie wegen ihrer Größe und ihres Gewichts hauptsächlich in speziell hierfür geschaffenen Messräumen zum Einsatz.

TomoScope® XS – eine Erfolgsgeschichte
Michael Mityasoglu -Inbetriebnahme: „Unsere TomoScope® XS Geräte sind relativ leicht und kompakt, sodass wir sie innerbetrieblich sogar mit dem Personenaufzug transportieren.“

Werth erhielt viele Anfragen von Kunden, die die CT-Technik zwar hochinteressant fanden, aber aufgrund der hohen Preise die Investitionen nicht wirtschaftlich rechtfertigen konnten. Diese Tatsache motivierte das Werth-Entwicklerteam in neue Richtungen zu denken. Voraussetzung für die Einführung eines neuen, kostengünstigeren Geräts war das aus intensiven Entwicklungsarbeiten entstandene neue Röhrendesign. Für das neue TomoScope® XS wurden Röhre, Generator und Vakuumerzeugung im offenen Monoblock-Design vereint. Diese Bauart ermöglicht lange Wartungsintervalle bei quasi unbegrenzter Lebensdauer, denn Ersatz- und Verschleißteile können auf Grund der offenen Bauart bei der jährlichen Gerätewartung getauscht werden. Für den Anwender ergeben sich damit geringe Stillstandzeiten und niedrige Betriebskosten. Da das neue Gerät mit einer Transmissionsröhre ausgestattet wurde, bleibt die Brennfleckgröße auch bei hoher Röhrenleistung gering. Dies ist ein wichtiger Vorteil des TomoScope® XS, dass somit schnelle Messungen mit hoher Auflösung erlaubt.
Die neuartige Röntgenröhre wurde mit einer kompakten und präzisen luftgelagerten Drehachse sowie einem schnellen Detektor kombiniert. Außerdem waren kleine Gerätemaße und eine Spezifikation der Längenmessabweichung im unteren Mikrometerbereich entscheidend. Durch intelligente konstruktive Lösungen konnte das Gerät in etwa auf dem Preisniveau von konventionellen taktilen oder Multisensor-Koordinatenmessgeräten angeboten werden.

TomoScope® XS – eine Erfolgsgeschichte
Lea Simon, Industriemeisterin - Leitung CT-Montage: „Plötzlich wollten alle Kunden ein TomoScope® XS. Wir mussten unsere Mitarbeiter sehr schnell qualifzieren, um bei der gestiegenen Nachfrage keine langen Lieferzeiten zu bekommen.“

Mit dem TomoScope® XS wurden CT-Koordinatenmessgeräte nun für jedermann erschwinglich. Die große Nachfrage konnte nur durch Ausbau der Fertigungskapazitäten bedient werden.

TomoScope® XS – eine Erfolgsgeschichte
Adrian Schmidt M. Eng. - Konstrukteur: „Modularität war eine entscheidende Vorgabe. Die Achsen sind je nach Bedarf manuell oder komplett CNC-gesteuert. Im Gerät lassen sich Detektoren verschiedener Größe und Röntgenquellen mit bis zu 160 kV Spannung und 80 W Leistung kombinieren.“ Martina Müller - Technische Zeichnerin: „An die Konstruktionsabteilung wurde die Anforderung herangetragen, eine kompakte, kostengünstige Strahlenschutzumhausung zu entwerfen.“

Etwa anderthalb Jahre nach der Vorstellung des TomoScope® XS zeichnete sich ab, dass einige Kunden die Vorzüge des Geräts gern in Verbindung mit einem größeren Messbereich nutzen würden. Daher wurde das Grundkonzept erweitert und in das Gerät zwei zusätzliche Achsen integriert. Mit dem auf das Vierfache vergrößerten Messbereich erreichte das neue TomoScope® XS Plus ein nach wie vor einzigartiges Verhältnis von Größe und Gewicht zum Messvolumen.
Der Trend ging auch im CT-Bereich immer mehr in Richtung fertigungsbegleitender Messungen. Für die hohen Taktraten musste die Messgeschwindigkeit der Geräte weiter gesteigert werden. Werth hatte dies bereits mit den größeren TomoScope® FQ Geräten für Inline-Messungen z. B. von Aluminium-Druckguss-Werkstücken erreicht. Die Geräte sind mit einer Hochleistungs-Makrofokusröhre für schnelle Messungen mit hoher Detektorauflösung ausgestattet. Dieses Prinzip sollte nun bei Einhaltung noch strengerer Kostenvorgaben auf ein neues Kompaktgerät übertragen werden.

TomoScope® XS – eine Erfolgsgeschichte
Dipl.-Ing. (FH) Tristan Schubert - Leitung Vertrieb CT: „Mit dem TomoScope® XS Plus können wir nun auch größere Objekte messen. Schon kurz nach Vorstellung im Jahr 2019 war es noch erfolgreicher als der kleine Bruder.“

Im Ergebnis wurde 2020 auf der bewährten Basis der TomoScope® XS, das neue TomoScope® XS FOV vorgestellt. Kern des Gerätekonzeptes ist eine kostengünstige Röntgenröhre mit einer maximalen Spannung von 130 kV und Leistungen bis zu 100 W. Damit wurde wohl das günstigste im Markt befindliche CT-Koordinatenmessgerät geschaffen, dessen Preis oft unter dem konventioneller 3D-Koordinatenmessgeräte liegt. Das TomoScope® XS FOV ist die beste Lösung für alle Anwendungen, bei denen die hohe Auflösung des TomoScope® XS im einstelligen Mikrometer-Bereich nicht unbedingt notwendig ist.

TomoScope® XS – eine Erfolgsgeschichte
Dipl.-Ing. (FH) Michael Hammer - Entwicklung Röntgentomografe: „Dem Trend folgend wurde in den letzten Jahren entsprechend qualifziertes Personal in der Entwicklung aufgebaut. Wir entwickeln ständig hochinteressante Softwarefunktionen in enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden, z. B. für 3D-Wandstärkenmessung, Risserkennung und Lunkeranalyse.“

Nach der Markteinführung des TomoScope® XS FOV kamen auch viele Anfragen aus dem Anwendungsbereich des fertigungsbegleitenden schnellen Messens. Hierfür wurde das TomoScope® XS FOV 500 mit einer leistungsstarken Röhre ausgestattet, um auch größere und dichtere Werkstücke schnell messen und analysieren zu können.

TomoScope® XS – eine Erfolgsgeschichte
René Simon B. Sc. - Leitung Sonderprojekte: „Wir beobachten ganz klar einen Trend in Richtung schlüsselfertige Lösungen. Den gestiegenen Geschwindigkeitsanforderungen an die Messtechnik begegnen wir zum Beispiel mit mehreren parallel arbeitenden Messgeräten und Rechnern. Die Prozesse können heute vollständig automatisiert werden.“
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