Batterie-Röntgeninspektion (CT): Wann und warum sie wichtig ist

Eine Inspektionstechnik namens Computertomographie (CT) nutzt Röntgenstrahlen, um ein Objekt in drei Dimensionen zu evaluieren.

Diese dritte Dimension ist wertvoll und erlaubt einem Hersteller, volumetrische Daten zu erhalten, um effektiv in ein Objekt hineinzusehen.

Die CT-Methode offenbart die internen Details von Objekten wie Batterien und tut dies zerstörungsfrei.

Computertomographie liefert eine 3D-Karte der Röntgenabsorption im gesamten Sample. Durch Drehen eines Objekts um 360 Grad erhalten CT-Systeme 2D-Projektionsbilder aus jedem Winkel. Die zweidimensionalen Stücke werden dann in ein 3D-Volumen rekonstruiert.

Ein computergestützter Rekonstruktionsalgorithmus erstellt einen Stapel Querschnittsscheiben aus den 2D-Röntgenbildern, was CT-Nutzern ermöglicht, Oberflächen und interne Strukturen zu visualisieren, zu analysieren und zu vermessen – Komponenten wie Sicherheitsventile oder Separatoren einer Batterie.

Sehen Sie die AA-Batterien in dieser elektrischen Zahnbürste zum Beispiel.

CT als „Post-Mortem“-Analyse

Computertomographie kann als eine Art „Post-Mortem“ in der Analysephase fungieren, sagt Chris Peitsch, Business Development Manager, X-ray/CT Systems, beim in Maple Grove, MN ansässigen Inspektionshersteller Avonix Imaging, der diesen Monat mit einem Tech Briefs Publikum sprach.

„Sie können virtuelle Querschnitte in jeder gewünschten Ebene erzeugen und sogar numerische Analysen durchführen und präzise Messungen vornehmen“, sagte Peitsch in einer Live-Präsentation mit dem Titel „X-ray Computed Tomography: Enabling Safe and Effective Battery Technology.“

Fragen aus dem Publikum

Leser hatten folgende batteriebzogene und inspectionsbezogene Fragen an Peitsch und Co-Präsentator Andrew Ramsey, X-ray CT Consultant bei Nikon Metrology, UK. Lesen Sie unten die editierten Antworten von Peitsch und Ramsey.

Erfasst CT die Verteilung weicher Substanzen wie Flüssigkeiten oder Fett?

Andrew Ramsey: Flüssigkeiten sind etwas knifflig, es sei denn, sie sind enthalten. Unsere Scans funktionieren, indem das Objekt um 360 Grad gedreht wird. Jeder, der einen Eimer aufgehoben und herumgedreht hat, wird feststellen, dass die Flüssigkeit sich nicht wirklich bewegt, wenn man das tut.

Wenn die Flüssigkeit in kleinen Poren gefangen ist, dann ja, wir können sie erfassen. Sicherlich ist weiches Material knifflig; man muss seine Röntgenstrahlen filtern, um sehr hohe Energie im Strahl zu bekommen, damit er das dichte Material darum herum durchdringen kann.

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Dann, nachdem man das getan hat, muss man einen ziemlich langen Scan machen, um gutes Signal-Rausch-Verhältnis zu bekommen, aber man kann Dinge wie Gummi-O-Ringe und Fett erfassen. Es hängt alles wirklich von der Situation ab. Theoretisch ist es definitiv möglich, Flüssigkeiten zu visualisieren. Es braucht nur etwas mehr Zeit.

Ist CT effektiv für schwere, dicke Metallteile wie Gusseisen oder Gussaluminium, oder ist es am effektivsten für dünnes Blech oder Kunststoffteile?

Andrew Ramsey: Es ist effektiv für die niedrigdichteren Teile. Große Gussteile sind etwas schwieriger; es hängt wirklich vom Material ab, aus dem sie gemacht sind. Sie erwähnten Aluminium oder Stahl. Das sind sehr unterschiedliche Tiere wirklich. Aluminium hat eine niedrige Ordnungszahl, daher ist es viel leichter zu durchdringen als Gusseisen oder Stahl.

Während wir [inspizieren können] bis zu einem Fuß Aluminium, können wir wahrscheinlich nur drei oder vier Zoll Stahl durchdringen. Titan liegt dazwischen.

Für welche Materialien sind die Systeme geeignet: Legierungen? Ferritische Materialien? Nicht-ferritische Materialien?

Chris Peitsch: Wir haben Systeme, die in der Lage sind, [die Nickel-Chrom-Superlegierung] Inconel jetzt zu inspizieren. Es hängt alles von der Teilegröße und -struktur ab. Glücklicherweise ist in der Luftfahrt Gewichtsreduktion ein großes Thema, sodass viele Inconel-Strukturen bereits dünnwandig sind; es hängt alles von der Materialmenge ab, die wir durchdringen müssen.

Andrew Ramsey: Es ist nicht die eigentliche Probengröße, sondern die Gesamtpfadlänge des festen Materials. Wenn Sie also ein großes Teil haben, das aus sehr dünnen Wänden besteht, aber viele Löcher und Räume darin hat, wird es viel leichter zu durchdringen sein als ein festes Sample.

Haben Sie einen CT-Scan an einer Batterie genutzt? Teilen Sie Ihre Fragen und Kommentare unten.