Rundheitsmessgerät für Bauteile mit kleinstem Durchmesser - NanoDistance
NanoDistance ist ein faseroptischer Mikrosensor mit einer Messgenauigkeit von wenigen Nanometern, mit dem die Rundheit in kleinsten Bohrungen und Kavitäten gemessen werden kann. Der Sensor kann in Produktionsmaschinen, Messmaschinen oder Fertigungslinien integriert werden und ermöglicht in einigen Fällen eine 100-Prozent-Prüfung.
Mikrosonde in Bohrung (Ø = 1 mm)
Quelle: Fraunhofer IPT
Auswertung der Rundheitsabweichung einer 1 mm-Bohrung (radiale Skalierung: 2 µm pro Teilung)
Quelle: Fraunhofer IPT
In der Fertigungsmesstechnik werden taktile Messsysteme zunehmend durch optische Messsysteme ergänzt oder sogar ersetzt. Gleichzeitig ermöglichen moderne Produktionstechnologien die Fertigung von immer kleineren und fragileren Strukturen, die in Bezug auf Auflösung und Genauigkeit eine Herausforderung an heutige Messsysteme stellen. In diesem Punkt hat die optische Messtechnik viele Vorteile gegenüber taktilen Messsystemen. Darüber hinaus ist deren Einsatz wegen möglicher Deformationen oder Beschädigungen der Oberfläche oft gar nicht erst möglich. Für die Rundheitsmessung in kleinen Bohrungen besteht die zusätzliche Schwierigkeit, dass die meisten optischen und taktilen Messsonden nicht genügend miniaturisiert werden können. In diesem Zusammenhang zeichnen sich faseroptische Sensoren durch exzellente optische Eigenschaften bei gleichzeitig geringer Baugröße aus.
Anlässlich der Control 2008 präsentiert das Fraunhofer IPT mit dem Mikrosensor "NanoDistance" erstmals ein faseroptisches Rundheitsmesssystem. Das Messprinzip basiert auf der kurzkohärenten Interferometrie und ermöglicht hochgenaue Rundheitsmessungen für Bohrlöcher und Kavitäten bis zu 1 mm Durchmesser. Die Besonderheit des Systems ist in der miniaturisierten Messsonde mit integrierter Strahlformung zu sehen, welche durch Nutzung der Vorzüge der Lichtwellenleitertechnik einen Durchmesser von unter 700 µm hat (Bild 1).
Die Auswertung erfolgt mit einer interferometrischen Empfängereinheit, die eine stabile Signalverarbeitung und Messfrequenzen im kHz-Bereich gewährleistet. Rundheitsabweichungen lassen sich bis in den sub-µm-Bereich auflösen (Bild 2). Durch den modularen Aufbau lässt sich das System in bestehende Produktionsanlagen integrieren und kann dadurch eine 100-Prozent-Prüfung ermöglichen.
Neben der industriellen Rundheitsprüfung z. B. von Einspritzdüsen und Mikrobohrlöchern ist die optische Kohärenztomographie (OCT) ein mögliches Anwendungsgebiet der Mikrosonden.
Das Rundheitsmesssystem wird vom Fraunhofer IPT am Messestand der Fraunhofer-Allianz Vision bei der Control 2008 in Stuttgart präsentiert. Die Fraunhofer-Allianz Vision ist ein Zusammenschluss von Fraunhofer-Instituten zu den Themen Bildverarbeitung, optische Inspektion und 3-D-Messtechnik, Röntgenmesstechnik und zerstörungsfreie Prüfung.
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