Gliederung. Kurzvorstellung ITW e.v. Chemnitz. Einsatz optische Mikromesstechnik

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1 Optische 3D-Messung von Außen- und Innenformen an Miniatur- und Mikroteilen ITW e.v. Chemnitz Neefestraße Chemnitz Tel. (0371) Fax. (0371) info@itw-chemnitz.de it Dipl.-Geophys. Kristina Brottka

2 Gliederung Kurzvorstellung ITW e.v. Chemnitz Einsatz optische Mikromesstechnik Messverfahren und ungen Chromatische Aberration Mikrospiegel-Streifenprojektion Aktuelle FuE-Projekte und Forschungstendenzen

3 Maschinen und Prüftechnik Maschinenkonzepte Präzisionsmaschinen, -geräte und - komponenten Prozessintegrierte Prüfeinrichtungen Werkstoffe, Verfahren, Prozesse Präzisionslaserbearbeitung Wasserstrahlschneiden Innovative Fertigungsprozesse Industrielle Bildverarbeitung Automatisierung und Qualitätssicherung i in der mechanischen Fertigung und Montage Forschung Entwicklung Erprobung Technologietransfer Mechatronische Systeme Steuerungs- und Reglerkonzepte Mehrachsantriebe Elektronische Getriebe Sensor-Aktor-Systeme ungssoftware Automatisierung in Fertigung und Montage Prozessvisualisierung Wissensbasierte Auswertung und Prozessführung Optische Messtechnik und 3D-DigitalisierungDigitalisierung Prozessintegrierte Mess- und Püft Prüftechnik Prüfung von Mikrostrukturen Optische 3D-Digitalisierung von Modellen und Mustern

4 Einsatzgebiete optische Mikromesstechnik Miniaturisierung von Bauteilen Höhere Komplexität der Produkte (mechanische, elektrische, elektronische Funktionen) Individualisierung der Produkte (Erhöhung der Variantenzahl) Viele Zulieferkomponenten (externe Fertigungsstätten) Höhere Produktanforderungen (Zuverlässigkeit, Lebensdauer) Neue Werkstoffe Neue Fertigungsverfahren (Laser) Absinken der Prozessfähigkeit, Qualitätsverlust 100% Prüferfordernis für Null-Fehler-Produktion

5 Einsatzgebiete optische Mikromesstechnik Fertigungsprozesse im Miniatur- und Mikrobereich: Mikrozerspanung EC-Verfahren (z.b. Senkerodieren) Mikrospritzgießen, Mikroheißprägen Lasermaterialbearbeitung Ziel der Mikromessverfahren: Daten erfassen, die charakteristisch für einen Fertigungsprozess sind, und für die Regelung des Prozesses eingesetzt werden können. Verstärkter Einsatz optischer Messtechniken an Mikroteilen für z.b. dimensionelle Größen MSR-Technik eine der Kernkompetenzen des ITW mit Kunden aus den Bereichen Maschinenbau, Sondermaschinenbau, Anlagenbau, Werkzeugbau, Automobilbau, Medizintechnik...

6 Optische 3D-Messverfahren für Mikrobereich Mikrospiegel-Streifenprojektion Lasertriangulation Fokusverfahren Konfokale Mikroskopie Aktive Fokussuche Chromatische Aberration Phasenverfahren Weißlichtinterferometrie t t i Holographie Triangulationsverfahren Wellenlängenverfahren Rastersonden- verfahren Rasternahfeldmikroskopie

7 Messverfahren am ITW Chromatische Aberration Messprinzip Lichtquelle Lichtwellenleiter Faserkoppler Messkopf Oberfläche Vorteile: Weißlicht (günstig, sicher, einfach) konfokales Prinzip keine Abschattung Messbereich Quelle: Precitec Nachteile: Messfleck 2 µm Durchmesser bis 30 Flankensteilheit it abnehmende Genauigkeit am Rand des Messbereichs

8 Messverfahren am ITW Universell einsetzbarer Messplatz nwend Sensor Precitec CHR 150 N Messprinzip chromatische Aberration Auflösung vertikal 10 nm lateral 2 µm Messbereich 300 µm Positioniereinheit Steinmeyer Präzisionsmesstisch Auflösung 01µm 0,1 Verfahrweg 80 mm

9 Messverfahren am ITW Mikrofluidikchips Medizinische Diagnostik Schnelle, chemische Analysen Analyse der Strukturen Quelle: Inno Nr. 17 1/01 nwend

10 Messverfahren am ITW Texturmesskopf für Zylinder nwend Zylinderdurchmesser ab 70 mm Miniaturisierung der Positionierung Piezolinearachse (klein, leicht, schnell, großer Verfahrweg) Mikro-Linearantrieb Messungen für Motorenentwickler

11 Messverfahren am ITW Mikrostrukturen auf Zylinderlaufflächen Bestimmung der Oberflächenparameter nwend

12 Quelle: GFM Messverfahren am ITW Digitale Mikrospiegel-Streifenprojektion - Messprinzip CCD - Kamera Telezentrische Optik z Messbereich Vorteile: Flächenmessung Lichtquelle Optik Messoberfläche Projektionsbereich xy Messbereich Mikrospiegelarray Nachteile: Auflösung durch Objektive gegeben keine reflektierenden Oberflächen

13 Messverfahren am ITW Mikrostreifenprojektion Messplatz am ITW (GF Messtechnik, MikroCAD) Auflösung vertikal 011µm 0,1-1 lateral 0,8-5 µm Messpunktanzahl 1600 x 1200 nwend info@itw-chemnitz.de

14 Messverfahren am ITW Optimierung der Oberflächenqualität bei der Mikrozerspanung erfordert spezielle Geometrien der Werkzeugschneiden Schneidkantenvermessung an Mikro-/Miniaturfräsern 06mm 0,6 Stirnschneiden Umfangsschneide Spannuten Ziel: Fertigungskontrolle von Radius und Geometrie Schneidenverrundung Öffnungswinkel zwischen Freifläche und Spannut

15 Messverfahren am ITW Symmetrisch verrundete Schneidkante Symmetrische Verrundung Symmetrische Verrundung mit Abflachung Asymmetrische Verrundung Idealvorstellung scharfe Kante Radius variiert entlang der Schneide Mittelwert 4,3 µm

16 Erodierelektrode zur Herstellung Spritzgießwerkzeug 3D-Messungen von Teilstrukturen 4mm x 3mm Messverfahren am ITW Messverfahren Streifenprojektion (Mikrospiegelprojektor) Ziel: Verschleiß erkennen CAD-Daten, SMK V-Fabrik Messung Musterteil Messung Prüfteil Abweichung Prüfteil CAD

17 FuE-Tendenzen Ziel: Prozessintegration von Mikromessverfahren Besondere Anpassungen sind nötig, um Messraumverfahren für die Produktionsumgebung zu qualifizieren Laufende FuE-Projekte am ITW Messraum Schwingungsisolierung Temperaturkompensation Staubfreiheit Produktionsumgebung Schwingungen g Temperaturschwankungen Staub, Späne, Feuchtigkeit Verschmutzung durch Arbeitsmedien (z.b. Öl, KSS) EM - Felder durch Antriebe Fertigungstakt stochastische Einflüsse (z.b. Dejustage, Beschädigung)

18 Entwicklung robuster Messverfahren Erhöhung der Messfrequenz (elektronische Entwicklung) Änderung des physikalischen Messprinzips (z.b. Auswertung Wellenlänge oder Phasenlage statt Phase) Beschleunigung der Auswertung (ung Bildverarbeitungs- algorithmen, Softwareentwicklung) Abschirmung ggegen g äußere Störeinflüsse (mechanische Entwicklung) FuE-Tendenzen

19 FuE-Tendenzen Aktuelle FuE-Projekte am ITW e.v im Bereich Messtechnik: IOMM Komprimierung großer Datenmengen die mit flächigen 3D-Mikromessverfahren entstehen, Charakterisierung von Mikrostrukturen die auf großen Flächen repliziert werden CAETRY Dynamischer Vergleich zwischen CAD Daten und Ist Daten von Tiefziehwerkzeugen zur Verkürzung des Tryout-Prozesses

20 FuE-Tendenzen Aktuelle FuE-Projekte am ITW e.v im Bereich Messtechnik: FRAESER Prüfung von Schneidkanten von Fräswerkzeugen mit Radien unter 3 µm durch spektrales Verfahren FASOP Entwicklung faseroptische Abstandsmessung zur Werkzeugintegration und Überwachung des Abtragfortschritts bei bisher ungeregelten Verfahren

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