Quality Engineering 04.18

Die Amplitudenkenngrößen wie Sa, Sz
oder Sq werden aufgrund ihrer bekannten
und verbreiteten 2D-Äquivalente Ra,
Rz und Rq häufig in der Praxis angewendet.
Geeignet sind diese zur Überwachung
eines bekannten Prozesses in der
Qualitätssicherung. Funktionsoberflächen
können mit Amplitudenkenngrößen
hingegen nur sehr eingeschränkt bewertet
werden. So können Oberflächen
mit identischen Amplitudenkenngrößen
ein völlig unterschiedliches tribologisches
Funktionsverhalten aufweisen.
Die alleinige Auswertung von Sa oder
Sz rechtfertigt nur sehr bedingt den Einsatz
einer flächenhaften Oberflächenmesstechnik,
da große Anteile der Erfassten
Informationen nicht in die Berechnung
der Kenngrößen einfließen. Abhilfe
kann hier die Wahl anderer genormter
Parameter schaffen: Räumliche Parameter
wie Sal, Str und Std basieren auf der Autokorrelationsfunktion
einer Oberfläche und eignen sich zur Beschreibung
stochastischer Eigenschaften sowie zur Erkennung
gerichteter Strukturen in Topografien.
Die funktionsorientierten Parameter wie Sk, Spk oder
Svk werden wie ihre 2D-Äquivalente Rk, Rpk und Rvk aus
der (Flächen-)Materialanteilskurve abgeleitet und dienen
der Beschreibung des Anteils von Kuppen und Riefen
in einer Fläche. Strukturorientierte Parameter wie
Sdv können der zur Beschreibung segmentierter Topografien
geeignet sein und beispielsweise das Ölrückhaltevermögen
einer Dicht- oder Schmierfläche charakterisieren.
In jedem Fall muss genau hinterfragt werden welche
Parameter zur funktionsgerechten Charakterisierung einer
Topografie genutzt werden – das alleinige Vertrauen
auf Sa und Sz ist häufig nicht ausreichend. Für industrielle
Anwendungen wird die profilorientierte Auswertung
jedoch weiterhin oft der „Default-Fall“ sein, da für
gerichtete Oberflächen hinreichend Informationen extrahiert
werden können.
Messgerät hat Einfluss auf
das Ergebnis der Charakterisierung
Schlussendlich gilt es zu beachten, dass die Berechnung
flächenhafter Parameter am Ende der Messkette steht
und somit direkt von den vorausgegangenen Schritten
abhängt. Sowohl die Datenvorbereitung als auch das
Messgerät selbst haben einen wesentlichen Einfluss auf
das Ergebnis der Charakterisierung. Die metrologischen
Eigenschaften verschiedener physikalischer Messprinzipien
zur Erfassung von Topografien, wie Fokusvariation,
Weißlichterinterferometrie oder Konfokalmikroskopie,
sind der Gegenstand der ISO 25178–600er Serie.
Unabhängig vom Messprinzip müssen alle flächenhaften
Messgeräte, ebenso wie profilhaft scannende,
kalibriert werden. Mit der praxisgerechten Kalibrierung
befasst sich die im Entwurf befindliche ISO 25178–700.
Im Rahmen der Norm sollen generische Verfahren zur
Kalibrierung, Justierung und Überprüfung von flächenhaften
Topographiemessgeräten erarbeitet werden.
Dies umfasst auch die Ermittlung von Messunsicherheitskomponenten
und Messrauschen, die mit den Auswirkungen
der messtechnischen Eigenschaften verbunden
sind, und den Umgang mit Fehlstellen und Ausreißern.
Normale die zur Überprüfung flächenhafter Topographiemessgeräte
dienen, finden sich in der ISO
25178–70. Beschrieben werden 24 verschiedene Normale,
die der Charakterisierung unterschiedlicher metrologischer
Eigenschaften dienen. In jedem Fall muss
beachtet werden, dass der Aufbau des Messgerätes abhängig
von der Messaufgabe ist, und eine korrekte Kalibrierung
nur mit Normalen geschehen kann, die eine
ähnliche Oberflächenbeschaffenheit wie die eigentliche
Messaufgabe aufweisen.
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Das Institut
Der Lehrstuhl für Messtechnik & Sensorik an der TU
Kaiserslautern forscht in den Bereichen Sensorentwicklung,
Messunsicherheit sowie Systemtheorie. Dabei
erfolgt eine kontinuierliche Weiterentwicklung
dieser Gebiete durch moderne Simulationsmethoden
und neue Forschungsansätze. Schwerpunkte der Forschung
sind die Gebiete der geometrischen Produktspezifikation
und der Inline-Messtechnik, wobei eine
enge Verzahnung von Produktionsanlagen und industrieller
Messtechnik forciert wird
Universalnormal zur
Kalibrierung optischer,
flächenhafter Topographiemessgeräte
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