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Zylinderlaufflächen

Schnelle und zerstörungsfreie 3D-Vermessung des Zylinderinnenbereichs

Mit Hilfe energieeffizienter Antriebe und intelligenter Steuerungen lassen sich signifikante Ergebnisse zur Reduzierung des Spritverbrauchs erzielen. Die funktionalen Unterschiede von strukturierten Oberflächen in Bezug auf Reibung und Verschleiß zeigen sich in der dreidimensionalen Gestalt der Mikrostruktur. So sind beispielsweise gehonte Oberflächen im Motorenbau mit einer typischen Kreuzschraffur versehen, andere Oberflächen zeigen in der Vergrößerung charakteristische Mulden oder partikelartige Erhöhungen. Um aussagekräftige und prozesstechnisch verwertbare Ergebnisse zur Mikrostruktur der Oberfläche zu erreichen, sind 3D-Flächenmessungen der Zylinderlaufbahn unbedingte Voraussetzung. Diese können in der Praxis nur optisch aufgenommen werden. Die notwendige Höhenauflösung der Systeme muss dabei infolge der Feinheit der Strukturen im Nanometerbereich liegen.

Eingesetztes Messsystem:

Spezialmesssystem µsurf cylinder mit angewinkelter Optik

Speziell für die Anforderung, den Zylinderinnenbereich zerstörungsfrei zu messen, hat NanoFocus den µsurf cylinder auf Basis der industriebewährten µsurf-Technologie entwickelt. Eine angepasste, gewinkelte Optik und Mechanik erlaubt es, das 3D-Mikroskop berührungsfrei an jede beliebige Position im Zylinder zu bewegen. Entwickelt und kontinuierlich verbessert in enger Zusammenarbeit mit führenden Automobilherstellern, setzt der mittlerweile weltweit etablierte µsurf cylinder höchste Qualitätsstandards in Bezug auf Messmittelfähigkeit und Messunsicherheit. Mit einer höheren Geschwindigkeit als alle anderen Verfahren liefert das teilautomatisierbare konfokale Spezialmesssystem reproduzierbare 3D-Daten mit einer Genauigkeit im Nanometerbereich. Für rein bildhafte vollflächige Untersuchungen der Zylinderlauffläche kann das Verfahren mit einem Linienscanner ergänzt werden.

Die mit dem µsurf cylinder erfassten Messdaten sind kompatibel mit taktilen Rauheitsmessungen. Dies belegen Untersuchungen am NIST (USA). Gegenüber Rasterelektronenmikroskopen (REM) liefert der µsurf cylinder auch absolute Messwerte in der Strukturtiefe. Es bedarf keinerlei Probenvorbereitung oder Zerstörung für die Zylinderinspektion. In der Praxis können diese bislang üblichen Verfahren somit durch das NanoFocus-System komplett ersetzt werden und bringen neben der besseren Aussagekraft einen deutlichen Gewinn an eingesparter Arbeitszeit.

 

Messung und Analyse:

Umfangreiche 2D- und 3D-Analyse von Oberflächenparametern

Die Auswertung der Messergebnisse von Zylinderlaufbahnen kann sowohl in Anlehnung an die üblichen 2D-Rauheitsnormen wie die ISO 4287 als auch anhand der neuen internationalen 3D-Kennwerte gemäß ISO 25178 erfolgen. Die neuen 3D-Kennwerte erlauben erstmals auch eine umfangreiche Beschreibung der funktionalen (tribologischen) Flächenmerkmale wie Verschleiß, Traganteil, Ölvolumen und weitere. Dazu gehören auch die Winkel und Tiefen der Honriefen, Tiefen, Größen und Verteilung der Partikel, abgeleitete funktionale 3D-Parameter sowie verschleißrelevante Parameter. Neben der quantitativen Auswertung bietet die 3D-Darstellung der Messergebnisse die Möglichkeit, schnell und visuell Unregelmäßigkeiten und Fehler der Zylinderlaufbahnen wie Risse, Ausbrüche, Inhomogenitäten sowie Schleifspuren zu erkennen.  

Über die im Leistungsumfang vorhandenen Auswertemöglichkeiten hinaus ist auch die Übergabe der Messdaten an externe Auswerteprogramme möglich (z.B. Matlab). Alle Auswertungen können vollständig automatisiert werden. Dazu steht eine programmierbare Oberfläche zur Erstellung von Messreports zur Verfügung.

Auf einen Blick

  • Optisch berührungslos
  • Zerstörungsfrei durch Eintauchmechanismus
  • Einfache Bedienung
  • Nanometergenau
  • Robuste Technik
  • Hoher Automatisierungsgrad

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Aktuelle Fachartikel

Artikel "Verschleißermittlung an Zylinderlaufbahnen mit optischer 3D-Messtechnik" in Zusammenarbeit mit der Volkswagen AG aus der Zeitschrift MTZ kostenlos lesen oder herunterladen 


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