Faseroptische Sensorik als messtechnisches Multitalent
Neue Fertigungsmethoden und digital gesteuerte Prozesse ermöglichen eine eng getaktete Produktion mit immer geringeren Toleranzen. Zur Sicherung von Produktqualität und Prozesssicherheit ist eine schnelle, kompakte und hochgenaue INLINE-MESSTECHNIK gefordert.
Bild 1. Rauheitsmessung im Spritzloch einer Einspritzdüse mit 50-μm-Sonde
Prozessintegrierte Messtechnik muss schnell messen – möglichst im Produktionstakt –, sodass Nebenzeiten reduziert oder vermieden werden. Die Messergebnisse müssen zudem hochgenau sein, um die Maßhaltigkeit präzisionsgefertigter Bauteile selbst im Mikro- und Sub-μm-Bereich zuverlässig prüfen zu können. Darüber hinaus sollte eine fIexible Integration in bestehende Produktionsabläufe und -maschinen kostengünstig, kundenspezifisch und prozessneutral umgesetzt werden können. Für Industrie-4.0-Anwendungen in der Mikrofertigung bietet die ›FDM‹-Sensorik von Fionec auf Basis von Lichtwellenleitern eine große Flexibilität. Die optische Messtechnik überzeugt durch die hohe Messfrequenz von bis zu 20kHz. Dadurch können die Sensoren bei einem Punkteabstand von 1 μm Oberflächen mit 20 mm/s abtasten. Normgerechte Rauheitsmessungen sind mit 10mm/s möglich. Damit arbeitet die Sensorik bis zu zehnmal schneller als vergleichbare taktile Systeme.
Hauptzeitparallele Messungen sind durch die schnelle Messwertaufnahme und Datenübertragung selbst bei eng getakteten Produktionszyklen umsetzbar. Bei Bedarf können Bauteile auch 100-Prozent-Prüfungen durchlaufen. Dabei werden die kritischen Qualitätsparameter aller Werkstücke vollständig erfasst, sodass sich Prozess und Qualität umfassend kontrollieren und steuern lassen.
Hochgenaue Miniatur-Messtechnik
Durch Miniaturisierung der Messköpfe auf Durchmesser von bis zu 50μm ist die faseroptische Sensorik sehr kompakt. Gleichzeitig liegt die erzielte Genauigkeit im unteren nm-Bereich bei einer Auflösung von 0,1 nm. Damit erschließen sich insbesondere für die Mikro- und Präzisionsfertigung neue metrologische Möglichkeiten. Die Miniaturmesssonden erreichen selbst kleinste Bauräume ab Durchmessern von 0,1 mm. So sind zum Beispiel Rauheitsmessungen in Mikrobohrungen wie den Einspritzlöchern von Einspritzdüsen oder Mikrovias von Multilayer-Platinen möglich (Bilder 1 und 2). Auch Bauteile mit sehr kleinen oder engen Bauräumen wie Fußflanken von Zahnrädern mit Spiralverzahnung, kleine Module oder kleine Zahnräder können vermessen werden.
Die Sensorik prüft Oberflächen, Abstände und Geometrien absolut messend, berührungslos und verschleißfrei. Ein weiterer typischer Anwendungsbereich sind daher Oberflächenmessungen auf freigeformten optischen Komponenten mit komplexer Geometrie (Bild 3).
Technische Oberflächen sind bei Rauheitsmessungen oft eine Herausforderung, da die Reflexionseigenschaften der Oberfläche stark variieren können. Eine automatische Belichtungsregelung optimiert die Signalqualität des FDM-Sensors während des Messvorgangs, sodass auch bei heterogenen Flächen konsistente, zuverlässige und hochgenaue Werte erzielt werden. Insgesamt verfügt die Messtechnik über eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit (Bild 4). Voraussetzung für zuverlässige Ergebnisse sind, wie bei allen optischen Messverfahren, schmierstofffreie, saubere Oberflächen. [...]
Hersteller:
fionec GmbH
52072 Aachen
Tel. +49 241 8949 8840
info@fionec.de
www.fionec.de