Charakterisieren von Mikrostrukturen

MatDict

MatDict sowie PoroDict sind in der Lage, die Eigenschaften poröser Medien anhand von 3D-Modellen zu analysieren, wobei das MatDict zur Materialanalyse eingesetzt wird. Bei der Bestimmung der Materialcharakteristiken von 3D Modellen kann der Nutzer sowohl reale CT-, µCT- oder FIB/SEM-Bilddaten als auch mit GeoDict generierte Modelle untersuchen.

Anwendungsbeispiele

  • Bestimmung der individuellen und durchschnittlichen Koordinationszahlen von z.B. Körnern in Gesteinen
  • Charakterisierung des Flächengewichtes neu entwickelter Filter
  • Konnektivitätsprüfungen des relevanten Materials durch Ermittlung der Anzahl der verbundenen Komponenten 
  • Charakterisierung von Materialien, die in Batterien (Anode und Kathode) verwendet werden

Anwendungsbeispiele

MatDict Funktionen

Informationen zur Struktur

Porosität, Feststoffvolumenanteil (Solid Volume Fraction, SVF), Anzahl der analytischen (GAD)-Objekte, Dichte, Masse und Grammatur können in allen drei Raumrichtungen bestimmt werden. Die Werte sind der Mittelwert des gesamten Materials im Begrenzungsrahmen. Die einzelnen Feststoffvolumenanteile (SVF) aller Materialien können ebenfalls ermittelt werden.

Verbundene Komponenten

Diese Methode untersucht die Voxel-Voxel-Beziehungen des Feststoffes und bestimmt die Komponenten, die den Festkörperanteil bilden. Daraus ergeben sich Informationen über die Anzahl der definierten Komponenten (Material und Hintergrund), die mittlere Anzahl der Komponenten pro 2D-Scheibe in jeder Raumrichtung und ihre Größe in Bezug auf das Volumen, indem sie als Histogramm visualisiert wird.

1D Statistik

Nach der Bestimmung des Feststoffvolumenanteils (SVF) in den verschiedenen Raumrichtungen und der Messung der Materialdicke, wird die SVF in der Ebene senkrecht zur betrachtenden Richtung errechnet. Der Durchschnittswert für jede Ebene wird in der 1D Statistik angegeben.

2D Statistik

Der Algorithmus berechnet die Verteilung des Flächengewichts, das Feststoffvolumen (SVF) und die Anzahl der Objekte in jeder Ebene in der betrachtenden Richtung. Jedes Pixel in dieser Ebene ist berechnet durch die Mittelwertbildung der jeweiligen Eigenschaft.

Objekte analysieren

Der Algorithmus untersucht "GeoDict's Analytische Dateien" (GAD), um die Gesamtzahl der GAD-Objekte, die Anzahl der Objekte, die Anzahl der Überlappungsobjekte, den Prozentsatz des Überlappungsvolumens, die Gesamtzahl der Kontakte, die mittlere Koordinationsziffer und das individuelle Volumen jeder Komponente zu erhalten. Histogramme für Objektvolumen und Kontaktflächen sind verfügbar.

Orientierung der GAD-Objekte

Diese Analyse liefert den Richtungstensor und die Anisotropie für einzelne Klassen von GAD-Objekten.

Skelettierung

Der Algorithmus berechnet eine erodierte Version der Objekte, die die Feststoffe in der Struktur bilden. Es eignet sich besonders für Strukturen mit geraden oder gekrümmten Fasern mit kreisförmigem und ellipsoidischem Querschnitt.

Welche zusätzlichen Module werden benötigt?

  • Für die Grundfunktionalität wird das Paket GeoDict Base benötigt
  • ImportGeo-Vol: für den Import und die Segmentierung der µCT-Bilder und die Generierung der 3D-Strukturmodelle für die Analyse 
  • Module aus dem Digitalen Materialdesign zur Erstellung von 3D-Strukturmodellen in GeoDict