Quality Engineering 04.18

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Optisches Messen der Rautiefe
Eine Frage der richtigen Technik
Die Aussagekraft von 2D-Rauheitskenngrößen bei Oberflächen reicht oft nicht aus. Optische Verfahren
haben gegenüber den Tastschnittverfahren Vorteile – wie zum Beispiel eine relativ schnelle
flächenhafte Messung. Wer diese nutzen will, stellt sich aber dann die Frage: „Welches optische
Messverfahren ist das Richtige für meine Aufgabe?“
Technische Oberflächen sollen unterschiedliche Aufgaben
und Funktionen erfüllen. Damit die gewünschten
Eigenschaften wie Verschleißverhalten,
Reibungs- und Gleiteigenschaften,
Schmierfähigkeit
oder Ermüdungsfestigkeit
erreicht werden, kommen verschiedene
Bearbeitungsverfahren
zum Einsatz.
Deren Ergebnisse wiederum
müssen mit entsprechenden
Messgeräten überprüft
werden. Eine der wichtigsten
Messgröße ist die Rauheit, die
je nach Funktionseigenschaft
durch unterschiedliche Kennwerte
definiert wird. Zum Einsatz
kommen bisher hauptsächlich
taktile Messgeräte,
die jedoch auch einige Nachteile
aufweisen.
Mit 3D-Profilometern
wie dem Nexview NX2
Für die Charakterisierung von
lassen sich 3D-Oberflächen
erfassen
heutzutage immer noch 2D-Profilmessungen weit ver-
Funktion und Rauheit technischer Oberflächen sind
Bilder: Ametek Zygo
breitet und bilden den Stand der Technik. Hierfür sind
alle Mess- und Auswertestrategien über diverse ISO-
Normen festgelegt. Die Erfassung der Oberflächenrauheit
mit Hilfe eines mechanischen Tastsystems (ISO
3274), die Filterung und Aufbereitung der ertasteten
Profile (ISO 16610 1, ISO 13565–1) und die Berechnung
der Rauheitskenngrößen (ISO 4287, ISO 4288, ISO
13565–2) sind umfassend und eindeutig definiert.
Jedoch reicht die Aussagekraft dieser 2D-Rauheitskenngrößen
bei Oberflächen mit zufällig oder definiert
verteilten Strukturelementen meist nicht aus, um die
Funktionalität einer technischen Oberfläche eindeutig
zu beschreiben. Die ersten Instrumente,
welche 3D-Oberflächen
erfassten, erschienen Anfang
der 1980er Jahre, waren
Das Unternehmen
Weißlichtinterferometer und
Ametek Zygo ist ein weltweiter Anbieter von optischer
Messtechnik, hoch präzisen Optiken und Optikpunkt
erarbeitete jeder Messge-
3D-Profilometer. Zu diesem Zeitkomponenten.
Der Service beinhaltet auch die Konstruktion
und Fertigung von komplexen elektro-opti-
Auswertealgorithmen. Die Verrätehersteller
eigene Mess- und
schen Komponenten.
öffentlichung der ersten Entwürfe
aus der ISO-Normenreihe
25178 bilden die heutige
Grundlage zur flächenhaften Beschreibung der Oberflächenbeschaffenheit.
Optische Verfahren haben gegenüber den Tastschnittverfahren
Vorteile. Dazu zählen zum Beispiel eine
relativ schnelle flächenhafte Messung und die Einsatzfähigkeit
bei elastischen Materialien, da sie berührungslos
und damit die Oberfläche zerstörungsfrei erfassen.
Wenn man nun die Vorteile der optischen Messtechnik
nutzen will, stellt sich die Frage: „Welches optische
Messverfahren ist das Richtige für meine Aufgabe?“
In der Folge taucht danach die Frage nach der Vergleichbarkeit
von taktil und optisch gemessenen Rauheitsergebnissen
auf. Diese wurde von den Unternehmen
Ametek Zygo und MQS-Consulting sowie von der
Hochschule Magdeburg-Stendal in einem Forschungsprojekt
untersucht.
Üblicherweise sind optische Geräte teurer in der Anschaffung
als taktile Messgeräte, deshalb muss ein solcher
Schritt auch wirtschaftlich untersucht werden. Außerdem
ist auch der Nachweis der Prüfprozesseignung
beziehungsweise Messmittelfähigkeit oder Messsystemanalyse
zu berücksichtigen. Viele kleine und mittelständische
Unternehmen neigen zum Kauf günstiger
Alternativen der optischen Messtechnik, um sich dann
in der Anwendung enttäuscht von der optischen Messtechnik
abzuwenden.
■
Rolf Ofen
Geschäftsführer
Ingenieurbüro
MQS Consulting
www.mqs-consulting.de
Die Referenten
Frank Stanzel
Produktmanager
Ametek Zygo
www.zygo.de
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