Einführung in die modernen Methoden und Werkzeuge der Gefügeanalyse

Bekanntlich bestimmt das Gefüge, d.h. die Mikro- und Nanostruktur und die auftretenden Defekte, die Eigenschaften eines Werkstoffes. Daher liegt für alle Herstellende und Verarbeitende der Hauptfokus auf der Steuerung und Qualitätskontrolle der Gefügeausbildung eines Werkstoffes in immer engeren Toleranzgrenzen. Die quantitative Gefügeanalyse ist dafür als Kontrollinstrument unverzichtbar. Neben dem Routineeinsatz der Lichtmikroskopie ist eine entscheidende Entwicklung auf diesem Gebiet die Kombination der etablierten Kontraste der Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit dem fokussierten Ionenstrahl (FIB). Diese ermöglicht eine extrem sensitive Analyse bei gleichzeitig genauer Zielpräparation.

Die Weiterbildung beginnt mit einer kurzen Einführung in die Grundlagen der digitalen Bildanalyse in 2D und deren sinnvollen Übertragung in 3D-Informationen. Neben den unterschiedlichen Abbildungsverfahren vom Lichtmikroskop über die Elektronenmikroskopie bis hin zur Atomsonde in 2D und 3D werden insbesondere die Verarbeitung der erhaltenen Daten von der klassischen Bildverarbeitung über die quantitative Gefügeanalyse behandelt. Abschließend werden die Möglichkeiten der Klassifizierung mittels Methoden des maschinellen Lernens vorgestellt und Best-Practice Beispiele präsentiert. Abgerundet wird die Weiterbildung mit vielen praktischen Beispielen und Demonstrationspraktika mit interaktiven Modulen zur direkten Anwendung und Umsetzung der vorgestellten Inhalte.

Diese Fortbildung richtet sich an alle Anwenderinnen und Anwender der Gefügeanalyse in Qualitätskontrolle und Werkstoffentwicklung. Vorausgesetzt werden Grundkenntnisse der Werkstoffkunde. Alle methodischen Grundlagen der Gefügeanalyse werden erarbeitet und praxisorientiert vermittelt.

Das Programm im Überblick:

17.10.2022

• Begrüßung
• Praktische Einführung (mit Livedemo) in die Rasterelektronenmikroskopie
• Praktische Einführung (mit Livedemo) in die Focused Ion Beam Technik
• Praktische Einführung in die Bildverarbeitungssoftware ImageJ und Fiji

18.10.2022

• Begrüßung und Einführung mit kurzer Vorstellungsrunde
• „Das Gefüge weiß alles“ - Grundlagen der skalenübergreifenden Gefügeanalyse in 2D und 3D
• Der Klassiker - Elektronenmikroskopie, EDX und EBSD
• Das Schweizer Taschenmesser der Gefügeanalyse – Ga-FIB und Xe-PFIB sowie die damit verbundenen Möglichkeiten
• Dual Beam Workstation

19.10.2022

• Gefügeanalyse mit teuren Programmpaketen oder geht es auch anders?
• ImageJ und Fiji
• Was ist korrelative Mikroskopie und wie mache ich das richtig?
• Bildregistrierung
• Neue und etablierte Segmentierungsverfahren – von der Schwellwertsegmentierung bis zum maschinellen Lernen
• Segmentierung (Schwellwert, KG-Rekonstruktion, Otsu, Weka)
• Virtuelle Institutsführung
• Eigenständige Arbeit mit zur Verfügung gestellten Datensätzen (Schwerpunkt Segmentierung)

20.10.2022

• Möglichkeit der Diskussion zu Übungen des Vortages
• Einführung und Übersicht Tomographischer Verfahren – von der Mikro- bis zur atomaren Skala
• Darf's noch etwas mehr sein? 3D-(Serienschnitt)verfahren
• Atomar aufgelöste Tomographie in der Atomsonde
• 3D-Rekonstruktion
• Das große Finale: Quantitative Gefügeanalyse
• QGA mit Fiji (2D) und Mavi (3D)
• Diskussion der am Vortag bearbeiteten Datensätze

21.10.2022

• Möglichkeit der Diskussion zu Übungen des Vortages
• Kein Workshop ohne Künstliche Intelligenz: Maschinelles Lernen in der Gefügeforschung ...
• … und wie ich damit auch komplexe Gefüge analysieren kann
• Abschlussdiskussion
• Feedbackrunde, Verabschiedung und Ende der Fortbildung

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