PTB-Messungen im laufenden Betrieb geben Einblick in atomare Vorgänge bei verschiedenen Ladezuständen.

Aufbau der für die Messungen verwendeten, modifizierten Lithium-Schwefel-Batteriezellen, mit denen die gelösten Polysulfide am Pluspol (Kathode, links) und am Minuspol (Anode, rechts) untersucht wurden: Das Loch im Zellgehäuse gewährleistet die Transmission der Strahlung in und aus der Zelle. Das Loch im Plus- und Minuspol sorgt dafür, dass nur die im Elektrolyten gelösten Polysulfide untersucht werden.

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Warum altern Lithium-Schwefel-Batterien noch zu schnell?

Hoch dynamische Radioskopie erkennt Gussfehler schneller 

Reich an Kontrasten 

Röntgenanlagen prüfen vollautomatisch Rohgussfelgen 

Inline-Messtechnik

Wertvolle Sekunden 

Yxlon, Hamburg, stellt die digitalen Röntgensysteme Y.Multiplex und Y.Cheetah vor. Mithilfe spezieller Verfahren und veränderter Technologien soll sich die Computertomografie auch für große Teile einsetzen lassen. Der für die CT relevante Messzylinder kann sowohl horizontal als auch vertikal erweitert werden. Somit wird die CT-Aufnahme von Objekten, die größer als der Röntgendetektor sind, in einem Arbeitsgang ermöglicht. CT-Aufnahmen können in dem System in die programmierte Prüfung aufgenommen werden, sodass eine beliebige Mischung von Durchleuchtung und CT möglich sein soll. Verschiedene Funktionen überprüfen vollautomatisch die Langzeitstabilität der Bildqualität und vereinfachen laut Hersteller den Auditierungsprozess für den Anwender. 

Röntgensysteme Y.Multiplex und Y.Cheetah 

Für große Teile 

Röntgensysteme Y.Multiplex und Y.Cheetah  

Leitner Industrial Endoscopy, Ansbach, bietet die chromatischen Röntgenkameras Pixirad an. Die Detektoren zählen die einfallenden Lichtquanten einzeln und können diese nach ihrer Energie in Echtzeit selektieren. Laut Hersteller zeichnen sich die Geräte durch eine hohe Zählratenkapazität, einen Einzelphotonenmodus, die Farbkontrastbildgebung sowie die große, homogene Fläche der digitalen Sensorbausteine aus. Diese sollen für neue Bilddetails, erhöhten Kontrast, große Schärfe und Restlichtvermögen sorgen. Durch diese Kombination profitieren laut Hersteller insbesondere die Materialforschung und die damit verknüpften industriellen Anwendungen wie Qualitäts- und Prozesskontrolle sowie Materialentwicklung und Schadensanalyse. Eine Besonderheit ist weiterhin, dass sowohl nieder- als auch hochenergetische Strahlung mit den hochsensitiven Sensoren aufgenommen werden kann.  Dies bietet nach Unternehmensangaben  die Möglichkeit, neue Kameras für medizinische Bildgebungsverfahren einzusetzen. 

Gut kombiniert 

Chromatische Röntgenkameras Pixirad 

Visiconsult, Stockelsdorf, will mit seiner neuen Röntgenkabine Mc Xray Wirtschaftlichkeit mit einfacher Bedienung verbinden. Die kompakte, handbedienbare Anlage wurde vom Hersteller mit einer 160-kV-Röntgenröhre für die fertigungsbegleitende zerstörungsfreie Materialprüfung insbesondere in Gießereien und in der Elektronikfertigung konzipiert. Die große Schiebetür soll den Zugang erleichtern und der Prüfraum Teile mit einem Durchmesser von bis zu 400  mm, einer Höhe bis 400  mm und einem Gewicht bis 20  kg aufnehmen können. Die vier motorisch angetriebenen Achsen werden über Joystick und Touchscreen gesteuert. Zum Beladen wird der Manipulator manuell ausgezogen und die Prüfteile über das Dreibackenfutter eingespannt. Die Innenraumbeobachtung erfolgt während des Prüfvorgangs mittels Videokamera. Laut Hersteller soll aufgrund der einfachen Handsteuerung  jeder Anwender nach einer kurzen Einführung die Röntgenkabine bedienen und eine Aussage über die Qualität seines Produkts treffenkönnen. 

Ökonomisch trotz Handbedienung 

Röntgenkabine Mc Xray 

Nikon Metrology, Alzenau, präsentiert das  nachrüstbare Röntgensystem XT  V  130C, das sich auf den Bedarf des Anwenders anpassen lassen soll. Es eignet sich für die Prüfung von Elektronikbauteilen und Halbleitern. Das System verfügt über eine beim Hersteller gefertigte 130-kV-/­10-Watt-Röntgenquelle, eine offene Röntgenröhre und eine hochauflösende Bildgebungskette. 

Prüfung von Elektronikbauteilen 

 Nachrüstbares Röntgensystem XT V 130C von Nikon 

Matrix Technologies, Feldkirchen, stellt das flexible Inspektionssystem XT-6 vor. Der patentierte Hexapod-Manipulator soll auch extreme Röntgen-Schrägdurchstrahlungenschnell und hochgenau auf kleinstem Raum realisieren. Dabei wird eine parallelkinematische Manipulationstechnologie eingesetzt. Die sechs Achsen der Bewegungseinheit lassen sich mittels Space Mouse Navigator flexibel in vertikaler und horizontaler Richtung steuern sowie um 180° drehen. Somit eignet sich das System vor allem für die hochwertige Durchleuchtung und Materialanalyse von Prüfteilen, bei denen unterschiedliche Durchstrahlwinkel benötigt werden, beschreibt der Hersteller. Das Standardsystem ist für Inspektionsbereiche bis 400 x 400 mm² ausgestattet. Optional ist eine XL-Variante bis zu 550 x 550 mm² erhältlich. Je nach Applikation kann es mit unterschiedlichen Röntgenröhren bis zu 160 kV und State-of-the-Art-Detektoren ausgestattet werden. Die Durchstrahlung erfolgt mit bis zu vier Aufnahmen pro Sekunde. Das System ist sowohl für Röntgenanalysen in der Qualitätssicherung als auch im Laborbereich geeignet. Ebenso können automatische Prüfungen von Kleinserien in der Produktion durchgeführt werden. Optional ist das System auch mit automatischer Be- und Entladeeinheit oder für CT-Analysen konfigurierbar. Softwareseitig ist das Inspektionssystem mit einer MIPS-Plattform ausgestattet, die Schnittstellen zu allen MIPS-Modulen bietet. 

Röntgeninspektionssystem. 

Sechs Achsen bieten Bewegungsfreiheit 

In einer Leichtmetallgießerei müssen Druckgussteile aus der Produktion stichprobenartig zerstörungsfrei geprüft werden. Diese Aufgabe übernehmen zwei kombinierte Röntgen- und Computertomografie-Anlagen. Die Ergebnisse meldet die Qualitätssicherung an die Produktion zurück, nach Veränderung der Gießparameter wird während der laufenden Schicht erneut geprüft. 

Röntgen- und CT-Anlagen inspizieren Druckgussteile 

Computer-Tomografie-Systeme

Blick ins Bauteil 

Basierend auf dem bewährten Design des Prüfsystems Y.MU2000-D hat Yxlon, Hamburg, ein Standardröntgensystem für die Zulieferindustrie der Luftfahrt auf den Markt gebracht. Für höchste Bildqualität mit hohem Kontrast verfügt das MU60AE-Röntgensystem über eine Variofokus-Röhre, einen Y.XST-Generator und einen HDR-Premium-Detektor. 

Röntgensystem.   

Zerstörungsfreie Prüfung 

In der Koordinatenmesstechnik mit Röntgentomografie muss oft zwischen ausreichender Auflösung und ausreichendem Messbereich gewählt werden. Beides hängt wesentlich von den Komponenten des verwendeten Koordinatenmessgeräts mit Röntgensensorik ab. Verfahren zur Auflösungssteigerung erweitern die  Einsatzmöglichkeiten der Röntgentomografie-Messgeräte über die Grenzen der Gerätekomponenten hinaus. 

Wie Sie den Einsatz von Röntgentomografie erweitern 

Koordinatenmessgeräte

Über die Grenzen hinaus 

Einen Messabstand von mehr als 10 mm bietet das Röntgenfluoreszenz-Messgerät Fischerscope X-Ray XDV-μ LD von Fischer, Sindelfingen. Bisher musste aufgrund der technischen Anforderungen der Abstand zwischen Probe und Gerät sehr klein gehalten werden, um die Fluoreszenzstrahlung verlustfrei zu detektieren. Mithilfe eines Messfleckdurchmessers von nur 100 µm sollen kleine Strukturen auf Leiterplatten genau gemessen werden können. Aufgrund des vergrößerten Messabstands sind jetzt auch Messungen an bereits bestückten Leiterplatten oder an Steckkontakten möglich. Als Voraussetzung für diese Weiterentwicklung nennt das Unternehmen Polykapillar-Röntgenoptiken, die Röntgenstrahlen bündeln und somit extrem kleine Messflecken erlauben. Leistungsstarke Silizium-Drift-Detektoren und die bewährte Auswertungssoftware WinFTM sorgen dafür, dass die Messsignale mit einer hohen Auflösung dargestellt werden. Somit sollen auch Elemente mit nahe beieinanderliegenden Signalen wie Ni, Cu oder Zn trennscharf vermessen werden können. 

Bestückte Leiterplatten 

Schichtdickenmessung 

Ein Zulieferer von Luftfahrtmaterialien aus Norwegen setzt zur Qualitätssicherung von High-End-Werkstoffen ein Röntgeninspektionssystem ein, das durch digitale und automatisierte Technik anspruchsvolle Prüfstandards erfüllt. 

Prüfung von Verbundwerkstoffen 

Die Qualität von Schläuchen, Schrumpfschläuchen und Profilen aus Fluorkunststoffen wurde bisher anhand zweier Stichproben bewertet. Diese liefern jedoch keine reproduzierbaren Daten. Das hat sich mit dem Einsatz von Inline-Röntgenmessgeräten geändert. 

Messwerte auf einen Blick 

Während der Extrusion von Bremsschläuchen setzt ein Hersteller von Automobil- und Industrieschläuchen Röntgenprüfsysteme für die automatisierte Inline-Kontrolle ein. Damit lassen sich die Exzentrizitäten der Schläuche identifizieren und deren Ursachen eliminieren. 

Sichere  Bremsschläuche 

Qualitätssicherung in der Elektronikfertigung

Lithium-Ionen-Batteriezellen sorgen in Elektroautos für Bewegung. Mit Messtechnik von Helmut Fischer kann deren Zusammensetzung jederzeit genau analysiert werden. Auch im globalen Batteriezentrum von Volkswagen setzt man auf Messtechnik aus Sindelfingen.

Die Zusammensetzung von Lithium-Ionen-Batteriezellen für Elektroautos können mit der Messtechnik von Helmut Fischer genau analysiert werden. Auf diese setzt man auch im globalen Batteriezentrum von Volkswagen.

Die Elektromobilität kommt immer besser in Fahrt. Ein Grund sind die verbesserten Speicherkapazitäten von Lithium-Ionen-Batteriezellen auf Basis von Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid (NMC). Dies führt zu einer steigenden Reichweite, weshalb Elektroautos auch für längere Strecken zunehmend attraktiver werden. Besonders kritisch und daher wichtig für die elektrischen Eigenschaften sowie die Zuverlässigkeit dieser NMC-Akku-Zellen ist unter anderem die chemische Zusammensetzung der genannten Mischoxide.

Ihre Zusammensetzung sowie weitere relevante Zelleigenschaften können mithilfe der energiedispersiven Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) von Helmut Fischer zuverlässig ermittelt werden. Überdies ist es mit speziellen Geräten der Serie Fischerscope X-RAY XDV-µ möglich, die chemische Zusammensetzung ortsaufgelöst auf mikroskopischer Skala zu analysieren.

High-End-XRF-Serie für präzise Schichtdickenmessung und Materialanalyse

Die Geräte aus der XDV-µ Serie von Fischer bilden die High-End XRF-Serie, die für die präzise Schichtdickenmessung und Materialanalyse an kleinsten Strukturen entwickelt wurde. Ausgestattet mit einer Polykapillaroptik, die zu einer hohen Strahlungsintensität führt, wird die Messzeit im Vergleich zu Blendenoptiken drastisch reduziert. Die XRF-Spektrometer bieten neben der hohen Ortsauflösung zudem eine große Flexibilität für chemische Analysen mehrkomponentiger Schichten, Schichtdickenmessungen komplexer Schichtsysteme, eine hohe Empfindlichkeit für Spurennachweise sowie die Möglichkeit der Messung ultradünner Schichten.

Damit eignen sie sich ideal für die Prozesskontrolle in der Batterieproduktion, da hier lokal an auffälligen Stellen gemessen wird, um Fremdelemente und Kontaminationen nachzuweisen. Ziel sind möglichst homogene Batteriezellen, da diese die Zuverlässigkeit und Alterung der Akkus entscheidend beeinflussen.

Auch in Salzgitter, wo das globale Batteriezentrum des Volkswagen Konzerns entsteht, setzt man bereits heute für die Prozesskontrolle und Analyse auf präzise und zerstörungsfreie XRF-Messtechnik des Technologieführers Helmut Fischer. Diese bietet gegenüber eines Rasterelektronenmikroskops bei vergleichbarer Messpräzision eine Reihe von Vorteilen. Da kein Vakuum benötigt wird, kann so die Probe bewegt werden, dass durch das automatische Anfahren von Messpunkten großflächige Analysen ermöglicht werden. Zudem entfällt die aufwändige Probenpräparation.

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Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik 

https://www.helmut-fischer.com

<ul><li>QM-Digitalisierungsstrategie wird evolutionär entwickelt</li><li>Ist datenbasierten Qualitätsvorhersagen zu trauen?</li><li>SPECIAL: Qualitätssicherung in der Elektronikfertigung</li></ul>

Ausgabenartikel

Bild 1. Präzise Messtechnik von  Helmut Fischer für NMC-Batteriezellen.

16:9

Fischer - Produkt 1 XL

Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) bei der Batterieinspektion im VW-Werk Salzgitter

Elektromotoren

Antriebe

ausgabe 12/2022

ausgabe 11/2022

ausgabe 10/2022

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