CT-Vermessung von Kunststoffteilen mit Stanzbiege-Inlays

Die CT-Vermessung von Kunststoffteilen mit Stanzbiege-Inlays ist eine der anspruchsvollsten Aufgaben in der modernen Messtechnik. Stellen Sie sich vor: Ein Kunststoffgehäuse verlässt Ihre Fertigung. Die Außenkontur ist tadellos. Doch innen entscheiden eingespritzte Metallkontakte über die Funktion. Sind sie exakt positioniert? Wurden sie verbogen? Liegen die Kontaktabstände im Toleranzbereich?

Optische Messsysteme sehen nur die Außenkontur. Taktile Tastköpfe erreichen die Inlays nicht. Schliffbilder zerstören das Bauteil. Die Lösung: industrielle Computertomographie. Nur die CT-Vermessung von Kunststoffteilen mit Stanzbiege-Inlays macht beide Materialien gleichzeitig sichtbar – zerstörungsfrei und auf Mikrometer genau. Bei Q-Tech Roding gehört diese Disziplin seit der Gründung zum Kerngeschäft.

Was sind Stanzbiege-Inlays in Kunststoffteilen?

Kunststoff-Metall-Hybride sind heute Standard in der Industrie. Sie kombinieren elektrische Leitfähigkeit, mechanische Festigkeit und Wärmeableitung mit den Vorteilen des Kunststoffs: geringes Gewicht, Designfreiheit, Serienproduktion. Sie stecken in Steckverbindern, Sensorgehäusen, Steuergeräten, Aktuatoren und Relais.

Im Zentrum stehen Stanzbiegeteile. Auch Stanzbiegekontakte, Stamped & Formed Parts oder Lead-Frames genannt. Sie werden aus Metallband gestanzt, gebogen und mit Kunststoff umspritzt. Moderne Stanzbiegeautomaten erreichen bis zu 1.800 Hub pro Minute. So entstehen Crimpkontakte, Federkontakte und Stromschienen für Steuergeräte – in Millionenstückzahlen.

Wo Präzision entscheidet

Besonders kritisch sind Hochvolt-Steckverbinder (HPS) für E-Fahrzeuge. Sie verbinden Klimakompressoren, Umrichter und On-Board-Ladegeräte. Hier sind die eingespritzten Kontakte sicherheitsrelevant. Auch Koaxial-Steckverbinder für Kameras und Infotainment werden immer wichtiger. Die Bordnetzanforderungen wachsen sprunghaft.

Warum klassische Messtechnik bei Mixmaterial scheitert

Beim Umspritzen verschwinden die kritischen Funktionsflächen unter einer undurchsichtigen Kunststoffschicht. Damit ergeben sich Prüfaufgaben, die kaum oder nur destruktiv lösbar sind:

• Lageprüfung der Inlays: Sind die Stanzbiegeteile beim Umspritzen verschoben oder verkippt?
• Verformung durch Spritzdruck: Wurden filigrane Kontaktfedern oder Pins deformiert?
• Polung und Reihenfolge: Sind alle Inlays richtig positioniert und orientiert?
• Anbindung Metall/Kunststoff: Gibt es Spalten, Lufteinschlüsse oder mangelnde Haftung?
• Wandstärken: Ist der Kunststoff gleichmäßig verteilt? Wurden Mindestwandstärken eingehalten?
• Innengeometrien: Stimmen Bohrungen und Kanäle, die nach dem Umspritzen unzugänglich sind?
• Pin-Position und Biegewinkel: Das Bezugssystem liegt im Kunststoff. Gemessen werden müssen Position und Biegewinkel der Metallpins.

Genau hier zeigt die CT-Vermessung von Kunststoffteilen mit Stanzbiege-Inlays ihre einzigartige Stärke.

So funktioniert CT-Vermessung von Kunststoffteilen mit Stanzbiege-Inlays

Die industrielle CT funktioniert wie ein medizinischer Scanner – nur mit höherer Auflösung und stärkerer Strahlung. Anders als beim medizinischen CT bewegt sich nicht die Röntgenquelle, sondern das Bauteil. Es rotiert zwischen Röntgenquelle und Detektor. Während einer 360°-Drehung wird es aus tausenden Winkeln durchstrahlt. Aus diesen Projektionen entsteht ein vollständiges 3D-Volumenmodell. Inklusive aller inneren Strukturen.

Der Schlüssel: Materialkontrast

Kunststoff und Metall absorbieren Röntgenstrahlung sehr unterschiedlich stark. Metall absorbiert mehr und erscheint heller. Kunststoff erscheint dunkler. Dieser Materialkontrast ist der Schlüssel. Die Software trennt die Materialien anhand der Grauwerte. So entsteht ein digitaler Zwilling. Metall und Kunststoff lassen sich getrennt vermessen – ohne das Bauteil zu zerstören.

Was im Detail sichtbar wird

• Die exakte 3D-Position jedes Stanzbiegeteils
• Verformungen, Verbiegungen und Versatz der Pins
• Mikrorisse, Lufteinschlüsse und Lunker im Kunststoff
• Materialfehler an der Grenzfläche
• Wandstärken in unzugänglichen Bereichen
• Form- und Lageabweichungen gegenüber den CAD-Vorgaben

Strahlhärtung: Die größte Hausaufgabe bei Mixmaterial-CT

So leistungsfähig die Technologie ist – die Materialkombination Kunststoff/Metall stellt sie vor eine Herausforderung: Strahlhärtungsartefakte. Auch Beam Hardening genannt.

Was passiert physikalisch?

Röntgenstrahlung aus einer industriellen Röhre ist nicht monoenergetisch. Sie besteht aus einem Spektrum verschiedener Photonenenergien. Niederenergetische Anteile werden in dichtem Material wie Metall stärker absorbiert. Mit zunehmender Materialdicke härtet sich der Strahl auf. Die mittlere Strahlenenergie steigt. Im rekonstruierten Volumen entstehen Streifenartefakte und Cupping-Effekte rund um die Metallkomponenten. Sie können das Messergebnis am Kunststoff verfälschen.

So gehen wir bei Q-Tech damit um

Die Lösung liegt in passendem Equipment, kalibrierten Parametern und sauberer Auswertung:

• Zwei CT-Systeme für unterschiedliche Aufgaben: Mit dem ZEISS METROTOM 800 (130 kV) und dem ZEISS METROTOM 1500 (225 kV) decken wir das gesamte Spektrum ab. Vom filigranen Mikrobauteil bis zur größeren Baugruppe. Beide Systeme sind DAkkS-akkreditiert.
• Optimierte Röhrenparameter und Vorfilterung: Wir wählen Röhrenspannung, Stromstärke und Vorfilter (z. B. Kupfer, Zinn) bauteilspezifisch. Damit konditionieren wir den Strahl vor dem Bauteil. Bei dichten Metallanteilen kommt das 225 kV-System zum Einsatz.
• Profi-Auswertung mit VGSTUDIO MAX und ZEISS Inspect X-Ray: Beide Plattformen bieten starke Korrekturalgorithmen und saubere Materialsegmentierung. Das ist die Grundlage für verlässliche Ergebnisse.
• Erfahrung der Messtechniker: Welche Parameter für welches Bauteil optimal sind, steht in keinem Handbuch. Hier zählt jahrzehntelange Praxis.

Anwendungsfälle der CT-Vermessung von Kunststoffteilen mit Stanzbiege-Inlays

Automotive: Steckverbinder und Sensoren

Im modernen Fahrzeug stecken hunderte Steckverbinder mit umspritzten Kontakten. Von der Motorsteuerung über Airbag-Sensoren bis zur HV-Verbindung im E-Fahrzeug. Schon kleinste Lageabweichungen führen zu Kontaktproblemen oder Sicherheitsrisiken. Mit CT-Vermessung wird jede Position auf Mikrometer genau dokumentiert. PPAP-konform und auf Wunsch als DAkkS-Prüfbericht.

Elektronik: Lead-Frames und Relais

Bei umspritzten Lead-Frames in Halbleitergehäusen entscheidet die Pin-Geometrie über die Lebensdauer. CT-Scans zeigen Verbiegungen, Coplanaritätsabweichungen und versteckte Lufteinschlüsse. Sie führen im Betrieb zu Ausfällen.

Medizintechnik: Hybridkomponenten

In Diagnostikgeräten und elektrochirurgischen Instrumenten kommen Mixmaterial-Bauteile zum Einsatz. FDA und MDR verlangen lückenlose Dokumentation. Genau das liefert die zerstörungsfreie CT-Prüfung.

Industrieautomation: Sensoren und Aktuatoren

Mixmaterial-Bauteile arbeiten oft unter rauen Bedingungen. Vibration, Temperaturwechsel, Feuchtigkeit. Hier zahlt sich CT-Prüfung doppelt aus. Bei der Erstbemusterung und bei der Schadensanalyse.

Prüfaufgaben aus dem Q-Tech Leistungsspektrum

Für Mixmaterial-Bauteile mit Stanzbiege-Inlays kombinieren wir mehrere Standard-Services zu einer vollständigen Prüflösung:

1. Erstmusterprüfbericht (EMP / PPAP)

Beim Anlauf eines neuen Werkzeugs ist die Frage entscheidend: Sitzen alle Inlays an der vorgesehenen Position? Ein CT-Scan auf dem METROTOM 800 oder 1500 plus Soll-Ist-Vergleich liefert eine vollständige Falschfarbendarstellung. Werkzeugkorrekturen lassen sich gezielt ableiten. Ohne hunderte Bauteile zu zerschneiden. Wir liefern nach VDA oder PPAP, auf Wunsch als DAkkS-Prüfbericht.

2. Werkzeugkorrektur

Während der Bemusterung erkennen wir systematische Abweichungen. Verschiebt sich ein Inlay durch den Anguss-Druck? Flüchtet ein Pin durch Schmelzefluss? Diese Erkenntnisse fließen direkt in die Werkzeugkorrektur. Korrekturschleifen werden um bis zu 50 % reduziert.

3. Defektanalyse und Lunker-/Porositätsanalyse

Verdeckte Fehler an der Grenzfläche werden sichtbar. Lufteinschlüsse, Lunker, Mikrorisse. Auf Basis der CT-Volumendaten bewerten wir Fehlstellen nach Volumen, Lage und Verteilung.

4. Verbau- und Bauraumkontrolle

Sind die eingespritzten Stanzbiegeteile so positioniert, dass das Bauteil später im Gehäuse passt? Am digitalen Zwilling simulieren wir, ob alle Komponenten ohne Kollision zusammenspielen. Noch bevor die Hardware gefertigt wird.

5. Reverse Engineering

Liegen für ein Bauteil keine vollständigen CAD-Daten vor? Q-Tech digitalisiert beide Materialien getrennt voneinander. Mit ZEISS Reverse Engineering und Geomagic Design X erstellen wir hochpräzise CAD-Modelle. In gängigen Formaten wie STEP oder STL.

6. Automatisierte Serienmessung

Für Bauteile, die wiederkehrend geprüft werden, lässt sich die CT-Messung automatisieren. Mit standardisiertem Ablauf und Anbindung an ZEISS PiWeb oder Q-DAS qs-STAT für Fähigkeitsanalysen.

Auflösung versus Bauteilgröße

Neben der Strahlhärtung ist die räumliche Auflösung die zweite zentrale Größe. Je größer das Bauteil, desto geringer die erreichbare Voxelauflösung. Die beiden ZEISS METROTOM Systeme bei Q-Tech decken komplementäre Bereiche ab:

• METROTOM 800 (130 kV, max. Ø 275 × 360 mm, MPE SD(TS) 2,9+L/100 µm): Das Präzisionssystem für filigrane Steckverbinder und feine Stanzbiegekontakte mit Pin-Breiten im Zehntelmillimeter-Bereich.
• METROTOM 1500 (225 kV, max. Ø 615 × 870 mm): Das Hochleistungssystem für größere Baugruppen und dickwandigere Bauteile. Die höhere Beschleunigungsspannung durchstrahlt auch dichtere Metallanteile.

Eine saubere Materialsegmentierung im Volumendatensatz ist die Grundlage jeder Auswertung. Schon kleine Fehler in der Segmentierungsschwelle verschieben Ergebnisse um zehntel Millimeter. Standardisierte Auswertestrategien gewährleisten reproduzierbare Ergebnisse – auch über Stichproben hinweg.

Q-Tech Roding: CT-Kompetenz seit der Gründung

Die industrielle Computertomographie ist die DNA von Q-Tech Roding. Bereits bei der Gründung war sie der zentrale Geschäftsbereich. Heute gehört Q-Tech zu den erfahrensten CT-Dienstleistern für Mixmaterial-Bauteile in Süddeutschland. Einen vollständigen Überblick über unsere Ausstattung finden Sie auf unserer Equipment-Seite.

Equipment- und Software-Stack für Mixmaterial-Prüfung

• CT-Systeme: ZEISS METROTOM 800 und ZEISS METROTOM 1500 (DAkkS-akkreditiert)
• CT-Auswertung: VGSTUDIO MAX, ZEISS Inspect X-Ray
• 3D-Koordinatenmesstechnik: ZEISS PRISMO ULTRA, PRISMO VERITY, ACCURA 7, ACCURA II, O-INSPECT 863
• Reverse Engineering: ZEISS Reverse Engineering, Geomagic Design X
• Statistik & Reporting: ZEISS PiWeb, Q-DAS qs-STAT, Minitab, iqs CAQ
• CAD: SOLIDWORKS Professional

Was Q-Tech ausmacht, ist nicht nur das Equipment. Es ist die Kombination aus CT-Erfahrung, eingespieltem Messtechniker-Team und Beratungskompetenz. Sie erhalten nicht nur Messdaten. Sie erhalten eine Interpretation, die direkt in Werkzeugkorrekturen und Reklamationsentscheidungen einfließen kann.

Wann sich CT-Prüfung von Mixmaterial wirtschaftlich rechnet

Die CT-Vermessung von Kunststoffteilen mit Stanzbiege-Inlays ist Spezialmesstechnik. Sie rechnet sich überall dort, wo:

• Bauteile sicherheitskritisch sind (Automotive, Medizintechnik, Luftfahrt)
• Reklamationskosten ein Vielfaches der Prüfkosten ausmachen
• Werkzeugkorrekturen sechsstellige Beträge verschlingen
• Erstbemusterungen revisionssicher dokumentiert werden müssen
• Bauteile nicht zerstört werden dürfen

In Praxisprojekten zeigt sich: Eine einzige verhinderte Werkzeug-Korrekturschleife überkompensiert die Prüfkosten um den Faktor 10 bis 100. Für wiederkehrende Prüfaufgaben bieten wir standardisierte CT-Scan Pakete mit klar definiertem Leistungsumfang.

FAQ zur CT-Vermessung von Kunststoffteilen mit Stanzbiege-Inlays

1. Welche Auflösung erreicht eine CT-Messung bei Kunststoff-Metall-Hybriden?

Je nach Bauteilgröße sind Voxelauflösungen von wenigen Mikrometern bis rund 100 µm üblich. Für typische Steckverbinder auf dem METROTOM 800 liegt sie im hohen µm-Bereich. Für feine Strukturen setzen wir Detailscans ein. Größere oder dichtere Bauteile prüfen wir auf dem METROTOM 1500.

2. Was ist Strahlhärtung – und warum ist sie wichtig?

Strahlhärtung entsteht, weil Röntgenstrahlung ein Energiespektrum statt einer einzigen Wellenlänge enthält. Niederenergetische Anteile werden in Metall stärker absorbiert. Der Strahl härtet sich auf. Im CT-Volumen entstehen Streifen- und Cupping-Artefakte. Sie verfälschen Messungen am Kunststoff. Bei Q-Tech minimieren wir diese Effekte durch optimierte Parameter, Vorfilter und Algorithmen in VGSTUDIO MAX und ZEISS Inspect X-Ray.

3. Wird das Bauteil bei der CT-Messung beschädigt?

Nein. Die CT-Prüfung ist vollständig zerstörungsfrei. Das Bauteil bleibt unverändert. Es kann weiter verwendet werden. Etwa als Rückstellmuster oder für weitere Prüfungen.

4. Wie lange dauert ein CT-Scan eines umspritzten Stanzbiegebauteils?

Reine Scanzeiten liegen bei 15 bis 90 Minuten. Abhängig von Bauteilgröße, Auflösung und Materialdichte. Hinzu kommen Vorbereitung, Rekonstruktion und Auswertung. Für eine vollständige Erstmusterprüfung mit Bericht rechnen Sie mit 1 bis 3 Werktagen.

5. Welche Daten erhalte ich nach der Messung?

Sie erhalten je nach Auftrag: Prüfberichte mit Soll-Ist-Vergleichen nach DIN/ISO 1101, Falschfarbendarstellungen, 3D-Visualisierungen und STL-Modelle der Metall- und Kunststoffanteile. Auf Wunsch Volumendaten für eigene Auswertungen. Für regulierte Branchen liefern wir DAkkS-akkreditierte Prüfberichte.

6. Können Sie auch sehr kleine oder sehr große Bauteile prüfen?

Ja. Mit METROTOM 800 (max. Ø 275 × 360 mm) und METROTOM 1500 (max. Ø 615 × 870 mm) decken wir das Spektrum von millimetergroßen Mikrobauteilen bis zu größeren Baugruppen ab. Je größer das Bauteil, desto wichtiger ist die richtige Scan-Strategie.

7. Was kostet eine CT-Messung von Mixmaterial-Bauteilen?

Die Kosten hängen von Bauteilgröße, Auflösung, Auswerteumfang und Dokumentation ab. Für wiederkehrende Prüfaufgaben bieten wir standardisierte CT-Scan Pakete. Für ein konkretes Angebot ist ein kurzer Austausch sinnvoll.

Fazit: CT-Vermessung als Schlüssel zur Qualitätssicherung

Kunststoff-Metall-Hybride mit eingespritzten Stanzbiegeteilen sind Hochleistungsbauteile. Effizient zu fertigen, leicht und funktional. Aber notorisch schwer zu prüfen. Die CT-Vermessung von Kunststoffteilen mit Stanzbiege-Inlays ist das einzige Verfahren, das diese Bauteile vollständig, zerstörungsfrei und materialgetrennt analysiert.

Für Hersteller bedeutet das: weniger Werkzeugkorrekturschleifen, schnellere Serienfreigaben, geringere Reklamationsrisiken und revisionssichere Dokumentation. Ein handfester Wettbewerbsvorteil.

Bei Q-Tech Roding treffen Sie auf ein Team, das Computertomographie seit der Gründung lebt. Mit ZEISS METROTOM 800 und 1500, DAkkS-Akkreditierung, VGSTUDIO MAX und ZEISS Inspect X-Ray liefern wir Ihnen Messergebnisse, mit denen Sie bessere Bauteile bauen können.

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