Porositäts‑/Einschlussanalyse

Bestimmen Sie die folgenden globalen Porositätsparameter für das gesamte Bauteil:

• gesamtes Porenvolumen
• gesamtes Materialvolumen
• Gesamtporosität
• Gesamtoberfläche der Poren
• gesamte projizierte Fläche aller Poren in jeder Raumrichtung

Bestimmen Sie folgende Parameter für Einzelporen:

• Allgemein:
  • Position
  • Abweichung der Grauwerte
  • kleinster, größter und mittlerer Grauwert
• Größe:
  • Volumen
  • Oberfläche
  • Äquivalenzdurchmesser (Durchmesser einer Kugel mit demselben Volumen)
  • Radius oder Durchmesser der Umkugel
• Form:
  • Kompaktheit
  • Sphärizität
  • Form eines angepassten Ellipsoids (aus einer Hauptkomponentenanalyse)
• Projizierte Maße:
  • projizierte Länge in einer beliebigen Raumrichtung
  • projizierte Fläche in einer beliebigen Raumrichtung
• Weitere Merkmale:
  • Klassifizierung (innerhalb, außerhalb oder durch die bearbeitete Oberfläche angeschnitten)
  • minimaler und maximaler Kantenabstand
  • von Komponentenoberfläche angeschnitte Fläche
  • Abstand zur nächsten Pore („gap“)
  • Wandstärke an der Position der Pore
  • relativer Durchmesser (d. h., Durchmesser der Pore in Bezug auf die lokale Wandstärke)

Anhand der Ergebnisse für bestimmte Porositätsparameter können Schlussfolgerungen gezogen werden:

• Gesamtporosität: Durch das Beobachten der Gesamtporosität über einen längeren Zeitraum können leicht Fluktuationen im Herstellungsprozess erkannt werden. Ein Ansteigen dieses Werts kann ein Anzeichen für ungeeignete Gießgeschwindigkeiten oder unzureichende Entlüftung des Formhohlraums sein.
• Sphärizität: Der Sphärizitätswert, der aus dem Porenvolumen und der Porenoberfläche berechnet wird, erlaubt es Ihnen, zwischen Gasporen (die durch höhere Sphärizitätswerte gekennzeichnet sind) und Lunkern (die niedrigere Sphärizitätswerte aufweisen) zu unterscheiden. Das Wissen um die Form der Ungänzen unterstützt die Prozessoptimierung und liefert auch Hinweise auf die Haltbarkeit eines Bauteils.
• Abstand zur Oberfläche: Durch Berechnen des Abstands zu einer beliebigen Fläche können Sie Dicht- und Gewindeflächen vor der Bearbeitung auf ihre Eignung hin überprüfen. Die Porositätsanalyse simuliert die zu bearbeitende Oberfläche. Die Tiefe der verbleibenden Porosität im bearbeiteten Bereich kann berechnet und visuell dargestellt werden. Dies ist beispielsweise wichtig bei Dichtflächen, da Lufteinschlüsse in offenen Poren das Dichtmaterial unter Wärmebelastung verschieben können.

Begrenzen Sie die Analysen auf die relevanten Bereiche:

• Mit ROIs (engl. „region of interest“) können Sie die Porositätsanalysen auf bestimmte Bereiche des Bauteils anwenden und dabei unterschiedliche Filter- und Toleranzeinstellungen verwenden. So kann die Porositätsanalyse beispielsweise auf den Bereich der Gusshaut begrenzt werden, wenn es das Ziel ist, die Gasporen in der Nähe der Gusshautoberfläche zu untersuchen.
• Ungänzen können mit Wandstärken verknüpft werden.

Gibt an, ob und wo die Poren bei der maschinellen Nachbearbeitung angeschnitten würden:

• Position und Größe der Pore können nicht nur in Bezug auf die Oberfläche der aktuellen Komponentenoberfläche, sondern auch in Bezug zu jeder anderen Oberfläche berechnet werden.
• Hierdurch können Sie die nachfolgende Bearbeitung des Teils (beispielsweise durch Bohren) in die Porositätsanalyse einschließen und die Abstände der Poren zur zu bearbeitenden Oberfläche bestimmen. Insbesondere können Sie überprüfen, ob die Poren angeschnitten würden, wodurch die bearbeitete Oberfläche unbrauchbar würde. Auf diese Weise können Sie ein solches Teil bereits vor der kostenintensiven Weiterbearbeitung aussortieren.

Tolerieren Sie anhand eines Entscheidungsbaums:

• Automatisieren Sie die Prüfung von Gussteilen durch Festlegung der Toleranzen für individuelle Porositätsparameter in funktionsrelevanten Bereichen (besondere Eigenschaften) – beispielsweise Anzahl, Größe und Position der Einzelporen – bei gleichzeitiger Festlegung der Toleranzen für das gesamte Gussteil als globale Porositätsparameter (beispielsweise die maximale Gesamtporosität in %).
• Bilden Sie komplexere Fragestellungen ab, indem Sie den Toleranzstatus einzelner Analysen kombinieren, was insbesondere im automatisierten Inline-Umfeld von Vorteil ist. So kann beispielsweise ein Gussteil als „nicht OK“ klassifiziert sein, wenn eine bestimmte Porosität überschritten wurde und ein Großteil der Porosität sich im Bereich der Gusshaut befindet. Wenn keiner der Parameter überschritten wurde, wird das Teil als „OK“ markiert.

Zur Klassifizierung von Porositätsparametern in Schnittbildern kommen das VDG-Merkblatt P 201 (VW 50097) und die BDG-Richtlinie P 202 (VW 50093) zum Einsatz. Diese Analysen bieten einen digitalen, absolut zerstörungsfreien Ersatz für die klassische Schliffbild-Analyse, bei der das Bauteil aufgeschnitten werden musste.

Mit den Analysen nach VDG P 201 und BDG P 202 können Sie die folgenden Parameter in beliebig orientierten digitalen Komponentenabschnitten anhand eines Porositätsschlüssels tolerieren:

• maximale Flächenporosität
• maximaler Porendurchmesser (gleiche Fläche eines Kreises [ØF])
• maximale Porenlänge („Feret“; vergleichbarer Durchmesser [ØL])
• kleinster normierter Abstand zwischen benachbarten Poren
• maximale Anzahl Poren

Die Evaluierung wird sowohl im gesamten Schnitt als auch in den vom Benutzer festgelegten Bezugsflächen (Quadrat, Rechteck, Dreieck, Kreis) durchgeführt.

Die BDG-Richtlinie P 203 erweitert nicht nur VDG P 201 und BDG P 202 in die dritte Dimension, sondern legt auch einen weiteren Schwerpunkt auf die spezifische Bewertung der funktionsrelevanten Bereiche des Bauteils durch Freiformregionen.

Die Software von Volume Graphics integriert wichtige Vorgaben nach der BDG-Richtlinie P 203 für die Festlegung des Volumens für die Porenbestimmung und für die Definition dreidimensionaler Charakteristika interner Volumendefizite. Mit den intuitiven Eingabemasken wird Ihnen die Defintion der Porositätsspezifikationen anhand des Porositätsschlüssels gemäß BDG P 203 leicht gemacht.

Volume Graphics Software unterstützt die vollautomatische Bestimmung des „Q-Faktors“, wie er in der BDG-Richtlinie P 203 vorgeschlagen wird. Der Q-Faktor ist ein einfacher, benutzerunabhängiger Ansatz zur Überprüfung der Qualität des Grauwertvolumens und zum Dokumentieren der Qualität Ihrer CT-Scan-Daten direkt in der P 203-Analyse.

Mit der Software von Volume Graphics können Sie auch Porositätsanalysen nach BDG P 203 auf Rohteilen mit zusätzlich eingebrachten Bezugsflächen durchführen, beispielsweise auf einem 3D-CAD-bearbeiteten Teil. Das ermöglicht es Ihnen, die Porosität auf den zu bearbeitenden Oberflächen im Vorfeld zu evaluieren.

Sie können automatisch für jeden analysierten Teilbereich des Volumens (ROI) den zugehörigen BDG P 203-Porositätsschlüssel und die Analyseergebnisse im 3D-Fenster und in den 2D-Fenstern anzeigen lassen. Dies erleichtert sowohl die Evaluierung der Porositätsanalyse als auch die Orientierung im untersuchten Datensatz. So können schnelle i. O.-/n. i. O.-Entscheidungen (in Ordnung/nicht in Ordnung) getroffen und dokumentiert werden.

Sie erhalten zudem für ausgewählte Porositätsparameter die Anzahl der n. i. O.-Poren (Poren, die nicht in Ordnung sind), die bezüglich des Gesamtvolumens bzw. bezüglich eines Freiform-Teilvolumens (ROI) außerhalb der Toleranz liegen. Dadurch können Sie zwischen Ausreißern und einem systematischen Fertigungsproblem unterscheiden, was zu einer besseren Prozesssteuerung führt.

Darüber hinaus kann der Porositätsschlüssel nach BDG P 203 auch verwendet werden, um Ungänzen aufgrund ihrer Porositätsparameter von der Evaluierung auszuschließen, beispielsweise Gasporen und Mikrokavitäten mit einem Maximaldurchmesser von 0,6 mm.

Erschließen Sie den wahren Wert Ihrer Ergebnisse mit den umfangreichen, aber einfach zu bedienenden Visualisierungsfunktionen.

Navigation in Einzelbauteilen und Bauteilserien:

• Ungänzen können entsprechend des ausgewählten Parameters farblich dargestellt werden
• Ungänzen werden in einer Kombination aus 2D- und 3D-Fenstern dargestellt
• Analysemarker können manuell und automatisch erstellt werden
• Eine Bauteilserie kann in VGinLINE APPROVER nachbewertet werden

Mit der Software von Volume Graphics können Sie manuelle Arbeitsabläufe mit nur wenigen Mausklicks teilweise oder vollständig automatisieren. Dadurch sparen Sie bei Ihrer täglichen Arbeit nicht nur Zeit, sondern Sie können Ihren automatisierten Workflow auch nach VGinLINE exportieren, um ihn dort in einer At-line- oder In-line-CT-Umgebung weiterzuverwenden.

Durch die Berücksichtigung produktionsbedingter Variationen bieten gerade Porositätsanalysen selbst in der Serienprüfung einen gleichmäßig hohen Grad an Detektierbarkeit.

Mit der modernen Berichterstellung, den statistischen Evaluierungen (Q-DAS) und einer Plattform für die manuelle Nachbewertung vollautomatisch geprüfter Bauteile (VGinLINE APPROVER) können Sie die künftigen Herausforderungen in der zerstörungsfreien Prüfung bereits heute meistern!

Umfangreiche Funktionen zur Berichterstellung ermöglichen es Ihnen, Ihre Ergebnisse den unterschiedlichsten Zielgruppen zu präsentieren, selbst wenn diese kein VGSTUDIO MAX verwenden.

Mit den Funktionen zur Berichterstellung in der Software von Volume Graphics können Sie

• sowohl die Ergebnisse als auch den Evaluierungsprozess selbst dokumentieren;
• benutzerdefinierte Berichte erstellen;
• die Ergebnisse im Industriestandard Q-DAS exportieren, um Abhängigkeiten zwischen den Einstellungen der Produktionsparameter und Veränderungen in der Qualität des Bauteils zu erkennen.

Verwenden Sie die Ergebnisse einer Porositätsanalyse in nachfolgenden Simulationen, um die Auswirkungen des Defekts weiter zu untersuchen.

Die Simulationsfunktionen in der Software von Volume Graphics verbinden die Porositäts-/Einschlussanalyse mit der Simulationswelt:

• Durch Exportieren der Porositätswerte in Volumennetze (Abaqus, Patran und Nastran).
• Durch Vernetzen von Makroporen.
• Durch Simulation direkt in VGSTUDIO MAX, beispielsweise mit dem Modul Strukturmechanik-Simulation.