Optische Messtechnik für die industrielle Qualitätsprüfung

Optischer Messsensor im Einsatz zur hochgenauen Oberflächenerfassung (Quelle: Werth Messtechnik GmbH).

23.02.10

Im Prozess der industriellen Qualitätsprüfung entscheiden manchmal nur wenige Nanometer darüber, ob ein Teil exakt hergestellt wurde oder als teurer Ausschuss verschrottet werden muss. Für die Automobilindustrie lassen sich hier als Beispiel Mikrostrukturen beziehungsweise Rundungen mit extrem kleinen Radien an Kfz-Einspritzdüsen nennen.
Die genaue Überprüfung geschieht mit Hilfe optischer Sensoren als Herzstück einer präzisen Messtechnik. In der industriellen Qualitätsprüfung kommen in der Regel mehrstufige Mess- und Prüfverfahren zum Einsatz, bei denen zunächst Fehlerstellen über große Flächen grob lokalisiert und anschließend kritische Bereiche mit hoher Auflösung gemessen werden. Dieses Vorgehen resultiert aus der Begrenzung der Messauflösung und des Messbereiches der aktuell verfügbaren optischen Sensoren bzw. Prüfsysteme. Aus diesem Grund zeichnen sich die bisher eingesetzten Verfahren durch einen hohen Zeit- und Kostenaufwand aus.

Im März 2009 haben sich die Firmen Werth Messtechnik GmbH und NanoFocus AG zu einem Forschungsverbund zusammengeschlossen, um sich diesen Herausforderungen in dem Forschungsprojekt „Mehrskalige optische 3D-Messtechnik für Multisensor-Koordinatenmessgeräte“ (kurz „MOP-3D“), zu stellen. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und die Integration eines aus drei optischen Einzelsensoren bestehenden Multisensorsystems, dessen miniaturisierte Bauteile in ein hoch präzises Koordinatenmessgerät integriert werden sollen. Das wirklich innovative an dem neuen 3D-Messystem ist, dass das geplante optische Prüfsystem in einem einzigen Messgerät sowie mit einer einzigen Bauteileinspannung großflächige Messungen mit geringer Messauflösung bzw. präzise Messungen mit hoher Genauigkeit an kritischen Bauteilbereichen in einem Prozess ermöglichen soll, und dabei zusätzliche Oberflächen- und Geometrieinformationen generiert. Somit könnten also erstmals die Bearbeitungsqualitäten der Oberflächen direkt in einem Prozess beurteilt werden, was die beiden bedeutenden Faktoren des Zeit- und Kostenaufwands erheblich minimieren würde. Angestrebt wird von den Forschern ein skalierbarer Messbereich in den  Größenordungen von 100 µm bis 400 mm mit einer bedarfsabhängig variablen Messauflösung von 5 nm bis 5 µm.

Die wichtigsten Anwendungsfelder der MOP-3D-Technologie beziehen sich auf alle Hightech-Gebiete, in denen eine hochpräzise Messtechnik zur Qualitätsüberprüfung im Mikrometer- und Nanometerbereich grundlegend entscheidend ist: In der Automobil-Zulieferindustrie, der Medizintechnik, der Werkzeugindustrie oder der Luft- und Raumfahrttechnik. Ein weiterer, wichtiger Aspekt des neuartigen Messsystems ist dabei die mögliche Direktintegration, z. B. in Werkzeugmaschinen. Die Projektpartner gehen davon aus, dass nach dem Projektende im April 2011 die Ergebnisse aus dem MOP-3D-Projekt einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung von Produktionsausschuss sowie zur Sicherung der Technologiekompetenz im Bereich der optischen 3D-Hochpräzisions-Messtechnik liefern werden.

Neben der Werth Messtechnik GmbH und NanoFocus AG ist in dem Forschungsverbund „MOP-3D“ die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) als Unterauftragnehmer eingebunden, die Robert Bosch GmbH tritt als assoziierter Partner auf.
Das Verbundprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit einem Beitrag von 826.000 EUR gefördert.

Beteiligte Firmen des Projektverbunds MOP-3D
- Die Werth Messtechnik GmbH ist ein international führender Hersteller von Multisensor-Koordinaten­messgeräten.
- Die NanoFocus AG ist ein führender Hersteller von hochauflösenden optischen 3D-Messsystemen für Anwendungen im Laborbereich bis zur automatisierten Qualitätskontrolle in der Produktion.
- Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ist das nationale Metrologie-Institut der Bundesrepublik Deutschland mit wissenschaftlich-technischen Dienstleistungsaufgaben.

Ansprechpartner
Werth Messtechnik GmbH
Thomas Wiedenhöfer
Siemensstr. 19, 35394 Gießen
Tel.: 0641 / 7938-546
thomas.wiedenhoefer@werthmesstechnik.de