Die zerstörungsfreie Prüfung (Non-Destructive Testing, NDT) ermöglicht es, das Innere von Bauteilen zu analysieren, ohne diese zu öffnen oder zu demontieren. Gerade bei komplexen und sicherheitskritischen Systemen ist diese Methode unverzichtbar. Allerdings stoßen herkömmliche industrielle Computertomographen bei großen Objekten schnell an physikalische und technische Grenzen. Mit dem Forschungsprojekt GiantEye entwickelt das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS am Entwicklungszentrum Röntgentechnik in Fürth nun ein Hochenergie-CT-System, das neue Maßstäbe bei der Untersuchung großer und komplexer Strukturen setzen soll.
Weiterentwicklung der XXL-CT-Technologie
Bereits 2013 nahm das Fraunhofer IIS ein weltweit einzigartiges XXL-CT-System in Betrieb, das ganze Fahrzeuge oder sogar Frachtcontainer scannen kann. Diese Anlage gilt als die einzige öffentlich zugängliche Einrichtung ihrer Art. Allerdings ist die Handhabung der Prüfobjekte aufwendig, da große Bauteile oft in speziellen Positionen fixiert werden müssen.
Mit GiantEye geht die Forschung nun einen entscheidenden Schritt weiter. Das neue System basiert auf einem Gantry-Design, das aus der medizinischen Computertomographie bekannt ist. Dabei rotieren Strahlungsquelle und Detektor in einer vertikalen Ebene um das Prüfobjekt. Große Bauteile können dadurch in ihrer natürlichen horizontalen Lage untersucht werden, ohne zuvor aufwendig aufgestellt oder gedreht werden zu müssen.
Diese Architektur ermöglicht deutlich bessere Messbedingungen – insbesondere in stark absorbierenden Bereichen wie den Batteriemodulen von Elektrofahrzeugen. Gleichzeitig werden mechanische Belastungen reduziert, die Messungen verfälschen oder das Prüfobjekt beschädigen könnten. Dadurch eignet sich die Technologie erstmals auch für den Einsatz in industriellen Produktionsumgebungen, etwa bei der Erstprüfung komplexer Hochvolt-Batteriesysteme.
Hochenergie-Röntgentechnik für große Strukturen
Das Herzstück des Systems bildet ein Linearbeschleuniger mit einer Röntgenenergie von neun Megaelektronenvolt. In Kombination mit einem hochpräzisen Manipulationssystem und leistungsfähigen Detektoren ermöglicht GiantEye dreidimensionale Messauflösungen von bis zu 100 Mikrometern.
Diese Kombination aus Hochenergiequelle und robusten Detektoren erlaubt die Durchstrahlung besonders dichter oder dicker Materialien. Dadurch können selbst komplette Fahrzeuge, Flugzeugkomponenten oder große Energie- und Antriebssysteme zerstörungsfrei untersucht werden. Gleichzeitig sorgt die präzise Positionierungstechnik für eine hohe Bildqualität und minimiert Artefakte in den CT-Daten.
Industrielle Scanarchitektur für Routineeinsätze
Ein besonderes Merkmal des GiantEye-Systems ist die Integration aller Komponenten in eine industrielle Scanarchitektur, die sowohl Präzision als auch Effizienz ermöglicht. Durch das horizontale Gantry-Design lassen sich Prüfobjekte schneller scannen und gleichzeitig sicherer handhaben.
Damit wird erstmals eine routinemäßige CT-Untersuchung großer Objekte in industriellen Produktionsprozessen realistisch. Besonders in sicherheitskritischen Anwendungen – etwa bei Hochvolt-Batterien – können dadurch Qualitätsprüfungen deutlich zuverlässiger durchgeführt werden.
Breites Anwendungsspektrum
Neben der Batterietechnologie eröffnen sich zahlreiche weitere Einsatzmöglichkeiten. Dazu zählen unter anderem die Analyse von Crash-Test-Fahrzeugen, die Endprüfung additiv gefertigter Komponenten sowie Materialanalysen an großen Motorbauteilen.
Auch in anderen Forschungsprojekten wird die Groß-CT-Technologie weiterentwickelt. So untersucht beispielsweise das Gulliver-CT-System an der Technischen Universität Kaiserslautern seit 2024 Betonträger unter Last dreidimensional. Solche Entwicklungen zeigen das Potenzial modularer CT-Großanlagen für unterschiedliche wissenschaftliche und industrielle Anwendungen.
Darüber hinaus sehen die Forschenden auch Perspektiven im Bereich öffentliche Sicherheit. Hochleistungs-CT-Systeme könnten beispielsweise den Inhalt geschlossener Transportbehälter deutlich genauer analysieren, ohne diese aufwendig öffnen zu müssen.
Start industrieller Nutzung ab 2027
Die Entwicklung des GiantEye-Systems umfasst nicht nur die Hardware, sondern auch die Verarbeitung der enormen Datenmengen, die bei Hochenergie-CT-Scans entstehen. Neue Algorithmen sollen eine schnellere Rekonstruktion und automatisierte Analyse der dreidimensionalen Bilddaten ermöglichen.
Ziel des Fraunhofer IIS ist es, nicht nur ein Messgerät zu entwickeln, sondern ein vollständiges technologisches Ökosystem für die effiziente Nutzung der CT-Daten bereitzustellen. Erste industrielle Anwendungen sollen ab Anfang 2027 möglich sein.
Nach Einschätzung der Forschenden könnte GiantEye langfristig einen grundlegenden Wandel in der Qualitätssicherung und Produktentwicklung großer technischer Systeme auslösen – insbesondere in Branchen wie Automobilbau, Luft- und Raumfahrt sowie Energietechnik.
