CT-scanning af alt fra bilvrag til insulinpenne breder sig i industrien

CT-scanning af alt fra bilvrag til insulinpenne breder sig i industrien

Efter et årti på det danske marked rykker industriel CT-scanning stadigt tættere på fabriksgulvet. Med åbningen af verdens kraftigste røntgenkilde i Lund i 2016 indleder DTU, KU og Aarhus Universitet nu et fælles projekt om at udbrede røntgenteknologien til flere danske produktionsvirksomheder.

På Frauenhofer-instituttet i Tyskland har man udviklet en CT-scanner i XXL-format, som er både stor og kraftig nok til at røntgenfotografere et helt bilvrag i 3D efter en crashtest. Med en opløsning ned til 0,8 millimeter kan det gøre bilproducenterne klogere på bilens indre konstruktion.

Det tyske Fraunhofer-institut har udviklet en kæmpe CT-scanner, som kan røntgenfotografere biler, containere eller flyvinger. Opløsningen er ned til 0,8 millimeter. (Foto: Fraunhofer)

Så langt er vi ikke i Danmark, men et nyt Innovationsfond-støttet initiativ, Linx, skal være med til at udbrede neutron- og røntgenteknologierne til en langt bredere palet af danske virksomheder. Linx skal således være en fælles portal, der bygger bro mellem dansk erhvervsliv og ESS- og MAX IV-faciliteterne i Lund, der åbner senere i år og bliver verdens henholdsvis kraftigste neutron- og røntgenmikroskop.

Novo Nordisks schweizerkniv

Flere af de største produktionsvirksomheder herhjemme såsom Novo Nordisk, Grundfos og Haldor Topsøe har dog allerede taget CT-tekno­logien til sig hen over det seneste årti.

Novo Nordisk begyndte at anvende røntgenscanning i udviklingsafdelingen i 2008 og har siden da løst over 3.000 scanningsopgaver. I 2014 opmandede man med nyt laboratorium og endnu en scanner, en Zeiss Metrotom 800, for at øge kapaciteten.

At aflæse en CT-scanning er ligesom at læse et topografisk landkort: Grøn er den plane overflade, gul og rød er forhøjninger, og blå er fordybninger. Billedet viser et gennemskåret scan af et plastmotorhus til en insulinpen. Farverne an­giver, hvor meget motorhuset afviger fra 3D CAD-modellen. (Illustration: Novo Nordisk)

I Novo Nordisks udviklingsafdeling kalder man CT-scannerne for afdelingens schweizerkniv, men der er tale om en dyr en af slagsen. En investering i en CT-scanner kan sagtens stå i 3-4 mio. kr., så prisen er en hæmsko for, at teknologien spreder sig videre ned gennem industriens fødekæde. En anden er det faktum, at der stadig ikke findes deciderede målestandarder for industrielle CT-scanninger.

Algoritmer kan tage meter

Omvendt er den helt store fordel ved teknologien, at man ikke behøver ødelægge sit emne for at kvalitetsinspicere det via såkaldt destruktive tests, forklarer Carsten Gundlach, der er seniorforskningsingeniør på DTU Fysik. Han har over de seneste tre år været med til at opbygge et røntgenlaboratorium på DTU, hvor man kombinerer kompetencerne fra DTU Fysik, DTU Energikonvertering, DTU Compute og DTU Mekaniks metrologiafdeling.

Indtil videre har laboratoriet løst ca. 30 opgaver for danske virksomheder. I dag råder man over tre CT-scannere, men Carsten Gundlach anser det for realistisk, at man vil have otte maskiner i alt i 2020.

Ifølge Carsten Gundlach er arbejdet med CT-scanning – herunder det kommende forskningsarbejde i regi af Linx-projektet – en naturlig videreudvikling af det synkrotronarbejde, som DTU har udført over de seneste 20 år. Noget af det, som han og hans kolleger arbejder på, er at øge både scanningshastighed og -nøjagtighed.

De to faktorer er afgørende for, at teknologien vil kunne anvendes til emner, der er større end lige insulin­penne og katalysatorer – og for at CT-scanninger måske en dag kan implementeres direkte på produk­tionslinjen.

»Jeg tror, at der er meget at hente på algoritmesiden. Den algoritme, man typisk bruger, er én, der kan køres hurtigt. Men der har været masser af udvikling, så man ved, at der er algoritmer, der giver et bedre resultat, men de er langsommere. Så det er et spørgsmål om, hvor få billeder man kan nøjes med at tage og stadig opnå en god kvalitet – det vil betyde noget for både opsamlings- og analysetid,« forklarer Carsten Gundlach.

Scanninger i 4D

Inspektion af insulinpennenes doseringsmekanisme er et område, hvor Novo Nordisks Device R&D-­afdeling i dag i stor stil benytter sig af CT-scanninger. Det spænder fra rene geometriske opmålinger af de indgående komponenter til fejl­analyse af de stresstestede prototyper. Derudover anvendes teknologien som supplement til koordinatmåling ved godkendelse af sprøjtestøbeforme i produktionens kvalitetsafdeling.

»Den primære fordel er, at vi med CT-scanninger har meget kort gennemløbstid. For hvis du skal måle emner op på en koordinatmåle­maskine, skal du først have fiksturer, og du skal lave et måleprogram, der kan eksekveres på maskinen. Det er fint til mange gentagelser, men i udviklingsprocessen har vi som regel få, men forskellige prototyper, der skal måles op,« forklarer Jan Lasson Andreasen fra det fire mand store team i Device R&D, som arbejder fast med CT-scanninger.

Hvis man beder ham sætte det lidt længere lys på, lyder det, at firedimensionelle scanninger – altså hvor scanningen opløses i tid – kunne være rigtig interessant for Novo Nordisk. Det ville nemlig give mulighed for at frembringe røntgen-livebilleder inde fra insulinpennens indre under brug og dermed kigge direkte ind i doseringsmekanismen, forklarer Jan Lasson Andreasen.

Han uddyber, at muligheden for at se endnu længere ind i materialerne, eksempelvis via en teknologi som fasekontrastrøntgen, kunne være et andet interessant teknologisk spring for Novo. Det ville give mulighed for bedre at se skilleflader mellem materialer i tokomponent­emner, som er svære at se med traditionel absorption, samt øge mulighederne for at fastlægge fiberretninger i fiberforstærkede plastemner.

Scannere ud i virksomheder

Det er et par af de områder, som Novo Nordisk vil arbejde videre med i regi af Linx-samarbejdet for at tilføje endnu flere knivsblade til schweizerkniven.

Firedimensionelle scanninger er også noget, som DTU og andre partnere kigger på i et andet forskningsprojekt, Cinema.

Carsten Gundlach er da også overbevist om, at røntgenteknologien nok skal komme ud til flere danske virksomheder. Ikke mindst med tanke på de kommende MAX IV-faciliteter lige på den anden side af Øresund.

»Udviklingen har været enorm inden for de seneste ti år, så CT-­scanning skal nok komme ud til mange flere. Det er jeg helt sikkert på,« siger han.

Kommentarer (0)