Mess-, Kalibrier- und Beratungsdienstleistungen
Der industrielle Röntgen-Computertomograf Zeiss METROTOM 1500 ermöglicht die Durchführung von komplexen Mess- und Prüfaufgaben an Kunststoff- und Metallbauteilen. Durch das große realisierbare Messvolumen und die leistungsstarke Röntgenquelle können auch größer dimensionierte Bauteile komplett erfasst werden. Gleichzeitig können auch innenliegende Strukturen, welche taktil oder optisch nicht zugänglich sind, gemessen werden. Ein in Sonderanfertigung implementierter Hexapod erlaubt individualisierbare Messstrategien zur Artefaktreduktion.
| Messbereich: | D = 305 mm; H = 260 mm (ohne Bildfelderweiterung) D = 570 mm; H = 550 mm (mit Bildfelderweiterung) |
| Röhrenspannung, -leistung: | 30 kV bis 225 kV, 500 W |
| Detektorauflösung: | 2048 Pixel x 2048 Pixel |
| Auflösung Messvolumen (Voxelgröße): | ab ca. 10 µm (bauteilabhängig) |
| Messgenauigkeit: | MPE_E0 (3D) = (9+L/50) µm (L in mm) |
Additive Fertigungsverfahren wie das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen werden zunehmend eingesetzt, um Prototypen, aber auch komplex geformte Funktionsbauteile mit topologieoptimierten Freiformflächen herzustellen. Eine fertigungsbedingte Bauteilporosität kann dabei jedoch schnell zu einem Versagen des Bauteils führen, falls in kritischen Bereichen eine erhöhte Porenanzahl oder ein erhöhtes Porenvolumen vorliegt. Messungen mit dem Röntgen-Computertomografen Metrotom 1500 ermöglichen beispielsweise eine zerstörungsfreie ortsaufgelöste 3D-Porenanalyse für das komplette Bauteil inklusive statistischer Analyse der Porosität.
3D-Porositäsanalyse für einen additiv gefertigten Probekörper aus Aluminium mit fertigungsbedingt erhöhtem Porenaufkommen in den hinteren Kantenbereichen.
Wir bieten:
- Überprüfung und Messung von geometrischen Merkmalen an Bauteilen
- 3D-Porositätsanalyse
- Wandstärkenanalyse
- Qualitative Schnittbildanalyse
- 2D-Röntgenuntersuchungen
- Individuelle messtechnische Untersuchungen
Multisensormesstechnik
Das Multisensormesssystem FRT MicroGlider ist ein Oberflächenmessgerät für berührungslose und berührende Messungen mit Subnanometer-Auflösung. Es umfasst einen konfokal chromatischen Aberrationssensor, der die Probe mit fokussiertem Weißlicht bei einem Arbeitsabstand von 4,5 mm beleuchtet. Das reflektierte Licht wird mit einem Spektrometer zur Abstandsbestimmung ausgewertet, so dass Strukturen auf der Oberfläche des Werkstücks erfasst werden können. Mit dem als weiteren Sensor integrierten Rasterkraftmikroskop kann die Werkstückoberfläche mit einer kleinen Siliziumspitze (Cantilever) zusätzlich abgetastet werden. Außerdem lassen sich die Oberflächen mit einem taktilen Tastsystem (Profilometer) erfassen.
| Messbereich: | 350 mm x 350 mm |
| Tischbelastung: | max. 5 kg |
| Auflösung vertikal: | 12,8 nm (bei 10 mm Messbereich) |
| Geradheitsabweichung: | 0,5 μm über 120 mm Verfahrweg 0,2 μm über jeweils 20 mm Verfahrweg |
Chromatischer Sensor (CWL):
Berührungsloser Weißlicht-Distanzsensor; Spektralanalyse des reflektierenden, auf die Oberfläche fokussierten weißen Lichtes.
- Messbereich z: 300 µm
- Arbeitsabstand: 4,5 mm
- Laterale Auflösung (optisch): 1 µm – 2 µm
- Auflösung in z (optisch): 3 nm
Die mit dem chromatischen Weißlichtsensor erzeugten Messdaten der Oberfläche eines Werkstücks werden meist mit der Messsoftware MountainsMap®-Software ausgewertet. Für die Auswertung und grafische Darstellung des Werkstücks werden die erfassten Oberflächenmessdaten zunächst rechnerisch ausgerichtet (Gauß-Ebene). Im gezeigten Beispiel wurde zur Bestimmung der Flächendurchbiegung des Werkstücks in X- und Y-Richtung die maximale Flächendurchbiegung rechnerisch und grafisch bestimmt.
Wir bieten:
- Messung von Form- und Oberflächenstrukturen
- Messung von Konturen
- Bestimmung der Topografie
- Individuelle messtechnische Untersuchungen
Taktile Oberflächenmesstechnik
Das Form Talysurf Serie 2 PGI ist ein taktiles Oberflächenmessgerät, mit dem Mikrostrukturen und Konturen im Makrobereich aufgenommen werden können. Die Oberfläche des Werkstücks wird von dem eingesetzten Taster (Tastnadelradien im Bereich von 2 µm bis 1 mm) erfasst und dadurch das am entgegengesetzten Ende des Tasthebels befindliche Phasengitter ausgelenkt. Ein interferometrischer Lesekopf dient zur photoelektrischen Erfassung der Auslenkung des Tasthebels und der Kontur der Werkstückoberfläche. Durch die über den Messbereich konstante Auflösung des inkrementellen Phasengitterinterferometers können Strukturen mit Höhenunterschieden von wenigen Mikrometern auf der Werkstückoberfläche erfasst werden.
| Messbereich: | In vertikal (z) +/- 20 mm (abhängig von der Tasterlänge) In Vorschubrichtung (x) 120 mm Senkrecht zur Vorschubrichtung (y): 100 mm |
| Auflösung vertikal: | 12,8 nm (bei 10 mm Messbereich) |
| Auflösung vertikal: | 12,8 nm (bei 10 mm Messbereich) |
| Geradheitsabweichung: | 0,5 μm über 120 mm Verfahrweg 0,2 μm über jeweils 20 mm Verfahrweg |
Das Funktionsverhalten eines Maschinenteiles wird entscheidend von der Beschaffenheit der Oberfläche beeinflusst. Deswegen werden oft Oberflächen-Rauheitsmessung mit einem Tastschnittgeräten vorgenommen. Für die Bestimmung der Oberflächen-Rauheitsparameter (z. B. Rz, Ra, etc.) von technischen Oberflächen wird zuerst das Primärprofil mit einer Tastspitze aufgenommen. Für die Berechnung der Oberflächenkenngrößen werden anschließend das Primärprofil unter Berücksichtigung der Profilfilter ausgewertet.
Auswertung eines Rauheitsprofils
Wir bieten:
- Messung von Form- und Oberflächenstrukturen
- Messung verschiedenster Konturen
- Überprüfung und Messung von geometrischen Merkmalen an Bauteilen
- Individuelle messtechnische Untersuchungen
Optische Oberflächenmesstechnik
Das Alicona G4 InfiniteFocus ist ein hochauflösendes optisches 3D-Oberflächenmesssystem zur Qualitätssicherung in Labor und Produktion. Mit nur einem System deckt es die klassische Oberflächenmesstechnik und die Koordinatenmesstechnik ab. Selbst bei komplexen Formen oder unterschiedlichen Materialeigenschaften erzielt es über große vertikale und laterale Scanbereiche eine vertikale Auflösung von bis zu 10 nm.
| Messbereich: | 100 x 100 x 100 mm³ |
| Vertikale Auflösung: | 10 nm (bei 100x Vergrößerung) |
| Optisch laterale Auflösung: | 0,4 µm (bei 100x Vergrößerung) |
| Max. Scan Höhe: | 8 mm (bei 2,5x Vergrößerung) |
| Messwinkel: | 90° +/- 85° je nach Oberfläche |
| Zusatzausstattung | Rotationseinheit |
Mit dem Alicona G4 InfiniteFocus können Regelgeometrien und komplexe Formen von Mikrokomponenten nicht nur aus einem Blickwinkel gemessen werden. In nur einem Messvorgang wird ein Oberflächendatensatz der vollständigen Form wie bspw. von Mikrozahnrädern generiert.
Auf Grundlage dieser Rohdaten können die wichtigsten Oberflächenparameter wie beispielsweise Sa, Sq und Sz bestimmt werden.
Wir bieten:
- Formmessung eines Profils
- Rauheitsmessung eines Profils
- Messung der Oberflächentextur
- Volumenmessung
- 3D-Oberflächenmessung
- 2D-Aufnahmen
- Individuelle messtechnische Untersuchungen
Formmesstechnik
Das hochgenaue Formmessgerät Mahr MarForm MFU 800 ermöglicht das Messen von Form- und Lageparametern an Werkstücken. Es wird insbesondere für die Messung von eng tolerierten, vorwiegend rotationssymmetrischen Präzisionsteilen eingesetzt. Das Gerät verfügt über taktile Sensorik für die hochgenaue Messung.
| Messbereich: | 200 mm x 500 mm |
| Werkstückmasse: | 100 kg |
| Ortsauflösung linear: | 0,1 µm |
| Ortsauflösung polar: | 1 800 Punkte/° |
| Tastverfahren: | Scanning, Einzelpunkte |
Für die Kalibrierung von geometrischen Merkmalen an gängigen Referenznormalen oder Lehren gibt es in der Technik standardisierte Verfahren. Für Lehren oder Referenznormale, die sich in Abmessung und Gestaltung von den gängigen Normalen unterschieden oder für spezielle Anwendungsfälle konzipiert sind, bedarf es eines vielseitigen Kalibrierverfahrens zur Messung und Kalibrierung. Typische Messaufgaben sind hochgenaue Formmessungen mit Formtoleranzen im Bereich < 1 µm, wie sie z. B. bei Einspritzkomponenten vorliegen.
Kalibrierung eines Prüfzylinders zur Überprüfung der Signalverstärkung an einem Zylinder mit einer abgeflachten Fläche
Wir bieten:
- Werkskalibrierungen von geometrischen Normalen und Werkstücken
- Überprüfung und Messung von geometrischen Merkmalen an Bauteilen
- Messtechnische Untersuchungen
Koordinatenmesstechnik (FAU intern)
Das Multisensor-Koordinatenmessgerät Zeiss Prismo 12/18/7 ultra ermöglicht das Messen von Maß-, Form- und Lageparametern an Werkstücken. Das Gerät verfügt über taktile Sensorik für die hochgenaue Messung sowie über optische Sensorik zur Messung von geometrischen Merkmalen mittels einer hohen Anzahl an Messpunkten.
| Messbereich: | 1 200 x 1 800 x 650 mm³ |
| Auflösung der Maßstäbe: | 20 nm |
| Messgenauigkeit (taktil): | MPEE0 (3D) = (0,9 + L/500) μm |
| Messgenauigkeit (optisch): | MPEP (D.95%:Tr:Opt*) = 2,9 μm |
| Tastkopf: | VAST gold, RDS-VAST XXT, LineScan |
| Zusatzausstattung: | Drehtisch |
Für die Kalibrierung von geometrischen Merkmalen an gängigen Referenznormalen, Lehren oder Maßverkörperungen gibt es in der Technik standardisierte Verfahren. Für Maßverkörperungen, Lehren oder Referenznormale, die sich in Abmessung und Gestaltung von den gängigen Normalen unterschieden oder für spezielle Anwendungsfälle konzipiert sind, bedarf es eines vielseitigen Kalibrierverfahrens zur Messung und Kalibrierung. Mithilfe eines Koordinatenmessgeräts in Verbindung mit dem virtuellen Koordinatenmessgerät (VCMM) kalibrieren wir seit vielen Jahren für Forschung und Industrie geometrische Merkmale an Referenznormalen dieser Art.
Wir bieten:
- Werkskalibrierungen von geometrischen Normalen, Maßverkörperungen und Werkstücken (Messunsicherheitsbestimmung mittels VCMM, max. Bauteilgröße: 1 200 x 1 800 x 650 mm³)
- Überprüfung und Messung von geometrischen Merkmalen an Bauteilen
- Individuelle messtechnische Untersuchungen
Datenanalyse
Volumenanalyse
Mit der Software VGSTUDIO MAX lassen sich Volumendatensätze, sowie CAD-Daten, Punktewolken und Polygonnetze visualisieren und analysieren. Die Software ist der Quasistandard in der Auswertung von computertomografischen Daten und ergänzt ideal das METROTOM 1500. Abseits der Computertomografie (CT) können generell Oberflächendaten und Polygonnetze analysiert werden. Die Einsatzgebiete der Software umfassen unter anderem die dimensionellen Messtechnik, zerstörungsfreie Fehlersuche und die Analyse von Wandstärke und Defekten.
Nachfolgend gezeigt ist eine Halterung, die zur Befestigung von Störkonturen bei CT-Messungen eines Mehrkugeldistanznormals verwendet wird, zu der jedoch durch individuelle Anpassungen kein CAD-Modell vorliegt. Die Halterung wurde zuerst tomografiert und anschließend die Oberfläche im Volumendatensatz bestimmt und in ein wasserdichtes Polygonnetz überführt. Die resultierende Oberflächeabbildung (.stl Format) kann anschließend verwendet werden, um exakte Kopien der individualisierten Halterung additiv zu fertigen.
Wir bieten:
- Messung von Längenmaßen und Form- und Lagetoleranzen
- Soll-Ist-Vergleich von Oberflächendatensätzen
- Automatisierung: Erstellung von Makros und Messvorlagen
- Ausleiten von wasserdichten Polygonnetzen (.stl) aus CAD- und Volumendaten
- 3D-Porositätsanalyse
- Wandstärkenanalyse
- Individuelle messtechnische Untersuchungen
Konturanalyse
Die von Ingenieuren, Wissenschaftlern und Messtechnikern weltweit eingesetzte MountainsMap®-Software ist das Mittel der Wahl in der 2D- und 3D-Oberflächentexturanalyse und messtechnik zur Verwendung mit Profil-Messgeräte and flächenhaft arbeitende Messgeräten. Visualisierung, Korrektur und Analyse von Profilen und Oberflächen – Rauheits- und Welligkeitsfilter gemäß ISO 16610 – Berechnung von ISO-Profilen und Flächenparametern – Extraktion funktionaler und messtechnischer Informationen aus Ihren Daten mithilfe fortschrittlicher Werkzeuge: Fourier-Analyse, Partikelanalyse, Stufenhöhe, Formanpassung, Wavelet-Filter, Fraktalanalyse usw. – Freiformflächen (Schalen) laden, visualisieren und analysieren.
Literatur:
[1] Steguweit, Leif: Schnittspuren oder Tierverbiss? Ein Beitrag zur Modifikation auf pleistozänen Knochenoberflächen. Knochen pflastern ihren Weg. Festschrift für Margarethe und Hans-Peter Uerpmann, Roland de Beauclair, Susanne Münzel und Hannes Napierala (Hrsg.), 2009, S. 247-258. ISBN: 978-3-86757-952-0.
Wir bieten:
- Analyse der Profilrauheit und -welligkeit (nach DIN EN ISO 21920-2)
- Grundlegende Analyse von Oberflächendaten
- Stitchen von Bildern und Oberflächen, Beseitigung von Ausreißern und Multifokus-Rekonstruktion
- Unterstützung von Dateiformaten aus optischen Profilometern
- Erweiterte Profilanalyse
- Profilparameter im Automobilbereich
- Konturanalyse
- Fourier- und Wavelets-Analyse
- Individuelle messtechnische Untersuchungen
Erweiterte Dienstleistungen und Kooperationsprojekte
Realistische digitale Modelle für Röntgen-ComputertomografenEin realistisches digitales Modell eines industriellen Röntgen-Computertomografen ermöglicht die vorab Simulation von Mess- und Prüfaufgaben sowie perspektivisch die Ermittlung der Messunsicherheit gemäß GUM Supplement 1. Dadurch ist es möglich den Entwicklungs- und Prüfprozess von Messaufgaben zu beschleunigen und zu optimieren. |
Für die Erstellung eines realistischen digitalen Modells eines industriellen Computertomografen bedarf es der Charakterisierung verschiedenster Parameter. Hierfür wurde im Projekt CTSimU2 der am Lehrstuhl zur Verfügung stehende industrielle, metrologischen Computertomograf Zeiss METROTOM 1500 charakterisiert und Messungen eines Prüfkörpers (der Lochplatte der PTB (Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, Braunschweig)) in der Simulationssoftware aRTist (BAM, Berlin) nachgebildet. Das untenstehende Beispiel zeigt, dass eine hinreichend genaue Nachbildung für Durchmesser und Mittelpunktabstände erreicht wurde.
 Reale Aufnahme |
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 Nachgestellte Szene in der Simulationssfotware aRTist (BAM, Berlin) |
Wir bieten:
- Unterstützung beim Aufbau eines realistischen digitalen Modells eines Röntgen-Computertomografen nach Stand der Technik.
- Simulation von Mess- und Prüfaufgaben eines digitalen Modells
- Individuelle Vorabsimulation von Mess- und Prüfaufgaben für den am Lehrstuhl zur Verfügung stehenden industriellen Computertomografen Zeiss METROTOM 1500.
Geometriekalibrierung für CT-Geräte
Für Kunden, die bereits mit eigener CT-Messtechnik arbeiten, jedoch mit den Auswirkungen von Geometrieabweichungen (z. B. Doppelränder durch schlecht justierte Drehtischachse, Skalierungsabweichungen bei dimensionellen Messungen durch unzureichend bestimmte Vergrößerung) zu kämpfen haben, bieten wir die Möglichkeit, mit lehrstuhleigenen Einmesskörpern die CT-Geometrieparameter durch Kalibrierscans hochgenau zu ermitteln und Hilfestellung, um diese bei der Volumenrekonstruktion erfolgreich zu korrigieren.
Mittels Projektionsdatenauswertung kann für ein gegebenes CT-System für verschiedene Vergrößerungsstufen die Verkippung der Drehtischachse gegenüber der Detektorausrichtung bis in den einstelligen Winkelsekundenbereich ermittelt werden. Abweichungen der realen Achsenlage zur angenommenen Position lassen sich bis in den Mikrometerbereich feststellen. Zusätzlich lassen sich auch Abweichungen der Drehtischbewegung (z.B. Scanwinkelabweichungen) ermitteln.
Wir bieten:
- Einmesskörper zur CT-Geometriekalibrierung beim Kunden
- Auswertung der beim Kunden aufgenommenen Projektionsdaten zur Ermittlung der Geometrieparameter bzw. Geometrieabweichungen
- Hilfestellung bei der softwareseitigen Korrektur der Geometrieabweichungen für CT-Messungen
Messraum
Messungen im Rahmen von Dienstleistungen und Forschungskooperationen finden in unserem Messraum statt. Dieser besitzt nach VDI/VDE 2627 Blatt 1 die höchste Messraumgüteklasse (Güteklasse 1) und eignet sich somit optimal für die Messung geometrischer Merkmale an Messobjekten.
| Sollreferenztemperatur: | 20 °C |
| Zulässige Grenzabweichung: | 0,4 K |
| Betrag der zulässigen Temperaturänderung innerhalb 1 h: | ≤ 0,2 K |
| Betrag der zulässigen Temperaturänderung innerhalb 24 h: | ≤ 0,4 K |
| Längenbezogene Temperaturdifferenz: | ≤ 0,2 K/m |
| Relative Luftfeuchtigkeit: | 45 % ±10 % |
| Einfluss von mechanischen Schwingungen: | Entkopplung der Bodenplatte |
| Mittlere Temperatur: | 20°C ± 0,4°C (k=2) |