O. Furat, B. Prifling, D. Westhoff, M. Weber, and V. Schmidt

Statistische Analyse und Modellierung von komplexen Partikelsystemen in 3D mittels tomographischer Bilddaten

Statistical 3D Analysis and Modeling of Complex Particle Systems based on Tomographic Image Data

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Geometrisch komplexe Partikelsysteme, bei denen die einzelnen Partikel verschiedene Größen und unregelmäßige nicht sphärische Formen aufweisen, treten in zahlreichen Anwendungsgebieten auf. Ein Beispiel hierfür sind sogenannte Aktivpartikel-Systeme, welche eine wichtige Komponente in Elektroden von Lithium-Ionen-Batterien darstellen.

In bergbaulichen Aufbereitungsprozessen werden darüber hinaus Partikelsysteme untersucht, für die die Partikel neben verschiedenen Größen und Formen zusätzlich auch unterschiedliche stoffliche Eigenschaften besitzen. Anhand dieser beiden Beispiele werden Methoden erläutert, um die 3D-Morphologie von geometrisch komplexen Partikelsystemen mit Hilfe von tomographischen Bilddaten zu analysieren und stochastisch zu modellieren. Grundlage hierfür ist die phasen- bzw. partikelbezogene Segmentierung der voxelbasierten Bilddaten. Durch das Fitten von geometrischen Bildkenngrößen werden anschließend parametrische stochastische Strukturmodelle an Realdaten angepasst, wodurch eine deutliche Komplexitätsreduktion erreicht wird. Unter Einbeziehung zusätzlicher bildgebender Verfahren, wie beispielsweise Rasterelektronenmikroskopie, können auch weitere stoffliche Informationen in die Modelle integriert werden.

Bibliographie
O. Furat, B. Prifling, D. Westhoff, M. Weber, and V. Schmidt (2019). Statistical 3D Analysis and Modeling of Complex Particle Systems based on Tomographic Image Data. Practical Metallography: Vol. 56, No. 12, pp. 787-796.
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ISSN 0032-678X