Automotive & Aerospace

Berührungslose optische Messtechnik von Confovis im Einsatz bei Automobilzulieferern

Im Bereich Automotive & Aerospace sind die Anforderungen an die Produkte besonders hoch und einem strengem Normensystem unterworfen. Oberflächeneigenschaften bestimmen dort nicht nur über die Funktionalität, sondern auch den Verschleiß. Auch das Emissionsverhalten und das Akustikverhalten hängen von einer gleichbleibenden Oberflächenqualität im Sub-µm-Bereich ab. Confovis hat in zahlreichen vergleichenden Untersuchungen bewiesen, dass die Messergebnisse mit den etablierten Normen DIN EN ISO 4287/88 und DIN EN ISO 13565 auf zertifizierte Normale rückführbar sind.

Schneller Flächen-Scan bietet umfangreiche 3D-Daten

Moderne Oberflächen für Fahrzeugkomponenten sind oft beschichtet, um den steigenden Beanspruchungen standzuhalten. Die typischen Schichten, wie DLC (Diamond like Carbon), MoN (Molybdänbeschichtung) oder auch ta-C (tetra-amorphen Kohlenstoffbeschichtung) erfordern jedoch flächige Messungen der Oberflächen, da sie zufällig verteilte Strukturelemente aufweisen.

 

 

Um die Ergebnisse der Vor- und Nachbearbeitung der beschichteten Oberflächen zu quantifizieren, bedarf es einer flächigen Messung. Wichtig ist, dass die Messung in ihrer Qualität so gut ist, dass keinerlei Artefakte vorhanden sind. Im Vergleich zu anderen konfokalen Messverfahren zeichnet sich das robuste Verfahren der „Strukurierten Beleuchtung“ dadurch aus, dass auch an beschichteten Oberflächen keine Artefakte auftreten und eine Überleitung der profilbasierten Parameter der DIN EN ISO 4287 und DIN EN ISO 13565 zu den Flächenparametern der DIN EN ISO 25178 möglich ist.

Kontur- und Rauheitsmessungen, Soll-/Ist-Vergleich, Verschleiß...

Mit der Auswertesoftware MountainsMap lassen sich beispielsweise der Rz- und der Rpk-Wert auf die flächenhaften Parameter S10z und Spk überleiten und so können bisherige taktile Messungen als Basis und Vergleich herangezogen werden. Außerdem lassen sich mit Mountainsmap z.B. Droplets zählen und über Schnittlinienfilter tribologische Eigenschaften von Oberflächen vergleichen. Ebenso lassen sich Frequenzanalysen durchführen und Texturrichtungen bestimmen. Für Confovis ist die Rückführbarkeit der eigenen Messungen auf den „Goldstandard“ taktiler Tastschnittgeräte bedeutsam.

Große Bandbreite an Vergleichen, Messungen und Analysen dank Confovis Technik und Software

Anwendungsbeispiele

Kolbenring
Wash-Out Kurbelwelle
Kugellager
Düsennadel

Zerstörungsfrei messen mit kombinierter optischer Messtechnik

Mit dem kombinierten Messverfahren aus Konfokal-Messtechnik und Fokusvariation können verschiedenste Messaufgaben mit einem Messsystem gelöst werden. Konturen mit großen Winkeln können mittels Fokusvariationsverfahrem aufgelöst werden. Rauheiten erfassen die Confovis Messsysteme mit dem patentierten konfokalen Messverfahren der Strukturierten Beleuchtung. Auf diese Weise können sowohl Mikro-Geometrien als auch die Rauheit an spiegelnden Oberflächen nanometergenau und rückführbar auf beliebige Normale gemessen werden.

 

Konfokal-Messtechnik abgewandelt

Die Messverfahren Fokusvariation und Konfokal-Messtechnik nach dem Arbeitsprinzip der Strukturierten Beleuchtung basieren beide auf einer Kontrast-Analyse und verzichten auf Interferogramme. Anders als bei konventioneller Konfokal-Mikroskopie finden bei dem Abtastverfahren keine rotierende Pinhole-Disk oder andere bewegte mechanische Bauteile wie Scanner-Spiegel Verwendung. Die notwendige akkurate Tiefenselektion wird stattdessen durch die Abbildung und anschließende Auswertung einer Sequenz von Beleuchtungsmustern in der Fokusebene gewährleistet. Hierfür ist eine statische Spezialmaske verantwortlich, welche die Strahlen der schnell geschalteten Lichtquellen koordiniert.

Vom CCD Sensor wird sowohl im Konfokal-Modus als auch bei der Fokusvariationsmessung der Kontrastwert ermittelt. Konfokal wird die Kontrastdifferenz den phasenverschobenen Sequenzen ausgewertet. Bei beiden Verfahren wird zur Bestimmung der Z-Koordinate die Tiefenunschärfe ausgenutzt und die Probe wird durch die Fokusebene gefahren.

Aus der bekannten relativen Z-Position in Verbindung mit dem Kontrastwert wird eine Höheninformation bestimmt. Die erzeugten Bildstapel enthalten die Höheninformationen. Das ermöglicht eine Bestimmung von Stufenhöhen, Radien und Winkeln und entsprechend auch von Rauheiten.

Abbildung der Elemente des Scan-Kopf DUO Vario

Rauheitsmessungen an Bauteilen – normgerecht und rückführbar

Rauheitsmessungen mit den traditionellen Rauheitsparametern Ra, Rq und Rz nach DIN EN ISO 4287/4288  sowie DIN EN ISO 13656 können auf dem von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) zertifizierten Raunormalen rückführbar erfolgen. Die Messgeräte von Confovis erzielen dabei eine hohe Genauigkeit und erlauben dem Anwender eine gute Vergleichbarkeit zu konventionellen Systemen. Die Messfläche der Raunormale besteht aus geschliffenen und präzisionsgedrehten unregelmäßigen Profilen. Die Normale verfügen somit über ein breites Spektrum der in der Praxis vorkommenden Oberflächenabweichungen. Aus den Rpk-, Rvk- und Rk-Werten lässt sich die Basis für die Flächen-Rauheitswerte herleiten und eine Überleitung zur DIN EN ISO 25178 schaffen. Im Folgenden wurden die Parameter Ra, Rz, Rpk, Rvk, Rk, Mr1 und Mr2 am von der PTB zertifizierten superfeinen Raunormal KNT 4070-03 bestimmt:

Confovis Messergebnis mittels Strukturierter Beleuchtung
Gefördert durch den Freistaat Thüringen aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds
Europäischer Sozialfonds