Metallografische Tomographie

Für die Aufklärung der Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Werkstoffen werden 3D-Informationen über das Gefüge benötigt. Dazu muss das klassische metallographische Schliffbild so erweitert werden, dass ein Stapel übereinanderliegender Ebenen präpariert und tomographisch zu einem Gefügebild eines Volumenbereiches zusammengesetzt wird.

Diese Aufgabe wird im Fraunhofer IWS robotergestützt ausgeführt. Mit dem RoboMet 3D kann die gesamte metallographische Abfolge der Arbeitsschritte Schleifen, Polieren, Ätzen sowie Mikroskopieren automatisiert und vielfach wiederholt ausgeführt werden, ohne dass ein Bedienereingriff nötig ist. Die Größen der untersuchten Volumina bewegen sich typischerweise im Bereich von Kubikzentimetern. Die Schliffebenenabstände sind frei wählbar und die mikroskopische Auflösung reicht bis an das lichtmikroskopisch erreichbare Limit im Submikrometerbereich.

Die Möglichkeiten der Strukturaufklärung mit dieser Methode gehen wesentlich über die üblichen mit der Computertomographie erzielbaren Informationen und Auflösungen hinaus. Auf dieser Grundlage können die Materialstrukturen in Metallen und anderen Werkstoffen bewertet und beeinflusst werden, z. B. für Fügetechnologien, additive Fertigungsverfahren oder Beschichtungen.

Die automatisierte Herstellung metallographischer Schliffe ermöglicht ein effektives schichtweises Abtragen, Präparieren und Mikroskopieren von Werkstoffvolumina. Durch den dabei erzeugten Schichtstapel von mikroskopischen Aufnahmen – in typischerweise mindestens 100 Ebenen – gelingt eine tomographische Abbildung mit viel höherer Auflösung als bei der Röntgen-CT. Es können alle Gefüge-Details abgebildet werden, die auch in der klassischen 2D-Metallographie darstellbar sind.