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Verschleißcharakterisierung mit optischer Messtechnik


Eine höhere Messpunktdichte und Messgeschwindigkeit sind Vorteile optischer Messverfahren in der Werkzeugtechnik. Um das Potenzial auch in praktischen Nutzen umzumünzen, ist die Rückführbarkeit der Messergebnisse auf herstellerunabhängige Normale zu gewährleisten.

Bild 1. Anwendungsspektrum von Mikrostrukturprodukten mit Zielmärkten
[zum Vergrößern in das Bild Klicken]

Internationale Marktanalysen bestätigen, dass die Mikrofertigung bereits jetzt einen wesentlichen Wertschöpfungsfaktor darstellt und auch künftig kontinuierlich steigende Marktanteile verzeichnen wird [1, 2, 3]. Dabei wird der Anteil mikroelektronischer und -mechanischer Systeme im Jahr 2019 auf fast 25 Milliarden Dollar geschätzt [4]. Im internationalen Wettbewerb hat die Mikroproduktion somit eine wirtschaftliche und technologische Schlüssel­­rolle inne [1] (Bild 1).

 

Skepsis gegenüber optischer Messtechnik
Im Zuge der Miniaturisierung von Funktionsbauteilen und Werkzeugen steigen auch die Anforderungen an deren Vermessung (Bild 2). Aufgrund des hohen Informationsgehalts aus der großen Datendichte sind optische Messgeräte für solche Aufgaben prädestiniert. Allerdings offenbarte eine im Jahr 2014 durchgeführte Befragung von Messtechnikanwendern drei Barrieren für den Einsatz optischer Messgeräte in der industriellen Praxis [5]. Genannt wurden dabei die Komplexität der Verfahren sowie der auswertbaren Parameter, das Misstrauen gegenüber den Mess­ergebnissen sowie die hohen Anschaffungskosten sowohl für die Geräte als auch für die dazu benötigte Bedien- und Auswertesoftware.

 

Das Unternehmen Confovis aus Jena versteht sich als Systemanbieter optischer 3D-Messsysteme für industrielle Anwendungen. Basierend auf der Konfokal- und Fokusvariationsmesstechnik ergeben sich daraus neue Möglichkeiten zur schnellen und nanometergenauen Oberflächenanalyse.

 

Bei Zerspanungswerkzeugen reicht die Messung des Freiflächenverschleißes zur Bestimmung der möglichen Reststandzeit des Werkzeugs nicht mehr aus. Vielmehr ist es hier erforderlich zu beurteilen, wie sich die Schneidkante im Einsatz geometrisch und im Rauheitswert verändert. Bei beschichteten Werkzeugen entstehen teilweise sogenannte Poliereffekte, die eine konfokale Messung erfordern, da spiegelnde Oberflächen für die bei der geometrischen Schneidkantenbestimmung ansonsten übliche Fokusvariation keinen aus­reichenden Kontrast bieten.

 

Transparente Datengewinnung und Systemgrenzen
Dabei setzt Confovis dem Kunden gegenüber auf 100-prozentige Transparenz von der Signalgenerierung bis zur Auswertung und zeigt Anwendern proaktiv die Systemgrenzen auf. Der Anwender erhält bei 6,6 Millionen Messpunkten pro Messung für jeden Messpunkt Informationen zum Signal-Rausch-Verhältnis und zur Signalgüte. Nicht gemessene Punkte werden softwareseitig nicht aufgefüllt.

 

Aufgrund der Komplexität der physikalischen Wirkungsweise optischer Messsysteme stellt sich die Frage nach der Störanfälligkeit gegenüber äußeren Einflüssen, beispielsweise bei Verunreinigung der Oberflächen oder bei Schwingungen. Außerdem ist die Vergleichbarkeit von Ergebnissen aus berührungslosen, optischen Messungen mit den etablierten, berührenden Messungen bisher nicht für alle Anwendungen geklärt. Weil darüber hinaus Begriffe wie Auflösung und Messgenauigkeit uneinheitlich und teilweise sogar missbräuchlich verwendet werden oder die Systemgrenzen unklar bleiben, kann das Misstrauen potentieller Anwender oftmals nicht entkräftet werden.  [...]

 

Hersteller
Confovis GmbH
07745 Jena
Tel. +49 3641 2741000
info[at]confovis.com
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