Tomographie bezeichnet eine Gruppe bildgebender Verfahren, bei denen aus einer Serie von Projektionen oder Schnitten ein dreidimensionales (3D) Modell des Untersuchungsobjekts rekonstruiert wird. In der Werkstofftechnik dient sie der zerstörungsfreien oder minimal-invasiven Charakterisierung der inneren Struktur über verschiedene Längenskalen – von der Makrostruktur bis hin zur atomaren Ebene.

Grundprinzip ist die Erfassung ortsaufgelöster Signale (z. B. Absorption, Streuung oder Teilchenflugzeiten) aus vielen Richtungen und deren mathematische Rekonstruktion, typischerweise mittels inverser Radon-Transformation oder iterativer Algorithmen. Zentrale Kenngrößen sind räumliche Auflösung, Kontrastmechanismus, Signal-Rausch-Verhältnis und Messzeit.

Wichtige Varianten sind: (i) Röntgen- und Computertomographie (CT, Mikro-CT) zur 3D-Analyse von Porosität, Rissen, Faserarchitektur und Inhomogenitäten im µm- bis mm-Bereich; (ii) Elektronentomographie, die in Transmissionselektronenmikroskopen durch Kippen der Probe atomare bis nanometergenaue 3D-Strukturinformationen liefert; (iii) Atomsondentomographie, bei der durch feldverdampfte Ionen ein 3D-Atomkartenmodell mit nahezu chemischer Ein-Atom-Auflösung erzeugt wird.

Tomographische Methoden sind essenziell für die korrelative Mikrostruktur-Analyse, Validierung von Simulationsmodellen (z. B. Finite-Elemente, Phasenfeld), Schadens- und Versagensanalysen sowie Prozess- und Qualitätskontrolle. Aktuelle Entwicklungen umfassen multi-modale Tomographie, in-situ-Tomographie unter mechanischer, thermischer oder chemischer Belastung sowie datengetriebene Rekonstruktions- und Auswertemethoden auf Basis von Machine Learning.