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Fürther durchleuchten fast alles

Mit Kernspin ging es los - 3D-Technik kann heute viel leisten - 19.03.2017 21:00 Uhr

Mit dem Linearbeschleuniger wurde in Fürth kürzlich sogar eine antike Säule durchleuchtet. © Fraunhofer IIS


Professor Dr. Hanke, das Forum hat sich dem Thema "3D-Bildaufnahme mit durchdringender Strahlung" gewidmet. Was muss man sich darunter vorstellen?

Randolf Hanke: Die meisten Materialien sind für sichtbares Licht undurchlässig. Sie reflektieren die Lichtstrahlung. Um dennoch für das Auge verborgene Strukturen transparent zu machen, verwendet man andere elektromagnetische Wellen wie Röntgen-, Infrarot-, Terahertz- oder Mikrowellenstrahlung. Diese ist abhängig von der jeweiligen Wellenlänge in der Lage, Materialien zu durchdringen. Neben diesen Strahlungsarten gibt es weitere Methoden, zerstörungsfrei Materialien zu untersuchen: Ultraschallwellen, also Schallwellen im Frequenzbereich sehr weit oberhalb der menschlichen Hörschwelle von 20 Kilohertz, Kernspintomographie (MRT, die Messung der Protonendichte) und Neutronen.

 

Was ist das Ziel des Forums?

Hanke: Das Heidelberger Bildverarbeitungsforum ist ein Fachsymposium, in dem sich Experten zu den genannten Methoden der zerstörungsfreien Bildgebung treffen und über ihre aktuellen Forschungsergebnisse austauschen. So ist es möglich, ein umfassendes Bild vom aktuellen Stand der Technik zu bekommen.

 

Bei dem Forum wurden auch die wichtigsten Methoden zur volumetrischen Bildaufnahme vorgestellt. Was versteht man darunter?

Hanke: Volumetrisch steht hier im Gegensatz beziehungsweise in Ergänzung zur Schichtbildgebung. Noch vor etwa zehn Jahren waren die meisten der genannten Methoden nur in der Lage, einzelne Schichten von Objekten darzustellen. Um das gesamte Volumen zu erfassen, musste man – ähnlich wie bei aufeinanderliegenden Pfannkuchen – das Objekt Lage für Lage untersuchen und die Schichten zu einem Volumen zusammenfügen. Methoden sind zum Beispiel die Kegelstrahl- und die Helix-Computertomographie (CT), die Magnetresonanztomographie und getaktete Ultraschall(US)-Gruppenstrahler.

EZRT-Leiter Randolf Hanke sieht künftige Einsatzfelder der zerstörungsfreien Bildgebung etwa im E-Commerce. © Foto: Karoline Glasow/Fraunhofer


 

In welchen Bereichen werden diese 3D-Techniken angewendet?

Hanke: Die Röntgen-Computertomographie wird beispielsweise im Automobilbereich eingesetzt, um Aluminium-Gussteile zu untersuchen. Zudem ist es möglich, mit Röntgen-CT Pflanzen und Wurzelstrukturen in der Biologie zu analysieren. Auch in der Luft- und Raumfahrt wird diese Methode verwendet zur Untersuchung von Flugzeugkomponenten.

Die Magnetresonanztomographie wird speziell bei Objekten mit hohem Feuchtigkeitsgehalt eingesetzt, wie etwa Pflanzen, Gips, Polymere, Silikone sowie Gewebe- und Knochenstrukturen. Die dritte Methode, die Sampling Phased Array US-Technik, bietet sich vor allem an für Teile aus Carbon, Stahl und Blech, bei Betonstrukturen, Lichtmasten oder Rohrleitungen, zum Beispiel um Korrosionen zu überprüfen.

 

Welche Fortschritte hat die Digitale Bildverarbeitung in den vergangenen Jahren gemacht?

Hanke: Der Fortschritt war enorm, nicht zuletzt durch die signifikant gestiegene Verfügbarkeit von "kostengünstiger" Rechenleistung. Die Zukunft wird über die sogenannte Klassische Bildverarbeitung hinaus geprägt werden durch die "Künstliche Intelligenz", also zum Beispiel Neuronale Netze, die es ermöglichen, selbstlernend Volumendaten intelligent auszuwerten.

 

Werden in Zukunft neue Anwendungsfelder erschlossen?

Hanke: E-Commerce ist hier ein aufkommendes Thema, also die Überwachung von Gütern im Warenverkehr und Versandhandel zur Lösung von Sicherheitsproblemen, wie Sprengstoffdetektion, Plagiaten, Betrug et cetera. Ein weiteres zukünftiges Anwendungsfeld ist das Thema Recycling und Sortierung zur Wiedergewinnung von wertvollen Rohstoffen aus Abfällen.

 

Lässt sich diese Forschung optimal in die Praxis überführen?

Hanke: Aber ja, das ist eine Uraufgabe der Fraunhofer-Gesellschaft; von der ersten Methodenerforschung über die Entwicklung von Demonstratoren bis hin zum industriell verwertbaren Prototypen.

  

Interview: NINA DAEBEL

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