Anwendungen – Optische Messtechnik

Automobilindustrie

Zuverlässige Qualitätssicherung von funktionswichtigen Bauteilen

Mikro- und nanostrukturierte 3D-Funktionsoberflächen senken den Energieverbrauch, machen Autos umweltschonender und reduzieren den Verschleiß. Schlüsselkomponenten der Kraftstoffzuführung und Antriebstechnik müssen deshalb präzise gefertigt und kontrolliert werden. Eine stabile Prozessführung in der Produktion erfordert eine schnelle und fertigungsnahe Messtechnik. Aus diesem Grund setzen führende Automobilhersteller zunehmend auf NanoFocus-Technologie.

Tastschnittgeräte reichen nicht aus

Die bislang im Maschinenbau hauptsächlich eingesetzten Tastschnittgeräte reichen für die Charakterisierung komplexer dreidimensionaler Oberflächen, wie Motorzylinder-Laufflächen, mikrostrukturierte Feinbleche und Werkzeugschneiden, nicht mehr aus. Sie sind langsam, empfindlich in der Handhabung und können die Oberfläche beschädigen. Herkömmliche optische Methoden sind entweder zu vibrationsempfindlich, zu ungenau oder versagen bei komplexen Geometrien mit steilen Kanten.

Mit den schnellen und hochpräzisen NanoFocus-Systemen ist es jedoch möglich, flächenhafte 3D-Strukturen zu erfassen und sowohl DIN EN ISO konforme Auswertungen vorzunehmen als auch mit neuen Algorithmen dreidimensionale Strukturwerte zu bestimmen – und das bei einfachster Handhabung!

Die mit den NanoFocus-Messsystemen erzielten Messergebnisse sind mit denen von Tastschnittsystemen absolut vergleichbar. Das belegen Studien, etwa vom National Institute of Standards & Technology NIST, USA. Die modular aufgebauten Systemlösungen von NanoFocus erlauben ebenso den fertigungsnahen Einsatz. Für spezifische Messaufgabe in der Automobilindustrie hat NanoFocus auch Spezialsysteme im Angebot, wie etwa den µsurf cylinder für die Innenzylindermessung von Motoren.

Anwendungsbeispiele

Mit der berührungslosen NanoFocus-Messtechnik lässt sich die Qualität der Oberflächenstrukturen von Zylinderlaufbahnen, Nockenwellen, Pleuel, Lackierungen oder Feinblechen hochpräzise im Labor und während der Produktion überprüfen.

Appearance-Messung für ein perfektes Erscheinungsbild

Lackierte Oberflächen (Appearance)

Das Erscheinungsbild von lackierten und unlackierten Feinblechen wird durch Struktur und Welligkeit auf mikroskopischer Ebene bestimmt. Mit dem µsurf mobile können berührungslos und mobil Stichproben nach verschiedenen Produktionsschritten in definierten Karosseriezonen vermessen werden. Die berechneten Amplituden der einzelnen Wellenlängenbänder werden ausgegeben und protokolliert. Der Einfluss von Material und Verarbeitungsbedingungen lässt sich anhand der Daten differenziert bewerten. In einem Zonenprofil können die Messergebnisse mit den Sollwerten eines Fahrzeugmodells verglichen werden. Details zur Appearance-Messung

Produkte: µsurf mobile, µsurf expert, µsurf explorer, µsurf custom, µsoft analysis

Dichtungsbahnen

Mit einem optische Inspektionssystem auf Basis der µsprint-Technologie lassen sich dreidimensionale Charakteristika von per Siebdruck aufgebrachten Dichtungsbahnen im Mikrometerbereich, so genannten Dichtraupen, und von deren Träger gleichzeitig ermitteln. Verglichen mit taktilen Profilometern benötigt µsprint nur einen Bruchteil der Messzeit. Außerdem erfasst das System die Oberflächenstrukturen im niedrigen µm-Bereich berührungslos und wesentlich genauer. Es kann innerhalb weniger Minuten sowohl die Eigenschaften der Dichtungen über die Fläche der gesamten Platine messen als auch unterschiedliche Daten über deren Beschaffenheit ermitteln.

Produkte: µsprint hp-hsi, µsprint sensor, µsoft analysis

Einspritzsysteme

Bei der Herstellung von Piezo-Common Rail (PCR) Einspritzsystemen erfolgt die Qualitätssicherung mit der ultraschnellen µsprint-Technologie. Im Inline-Verfahren werden, in einer Taktzeit von sechs Sekunden, verschweißte Metall-Membranen auf Ebenheit, Oberflächendefekte und Schweißspritzer vollautomatisch überprüft. Das Teilehandling erfolgt über einen SPS-gesteuerten Roboter. Die µsoft automation bietet eine rezeptbasierte Messroutine und die Sicherung der Ergebnisse in einer SQL-Datenbank.

Produkte: µsprint hp-hsi, µsprint sensor, µsoft analysis, µsoft automation

Feinblech

Die auf Feinblechen eingewalzten Schmiertaschen dienen der Ölaufnahme und verbessern deren Umformeigenschaften. Für die Analyse dieser funktional wichtigen 3D-Strukturelemente stehen praxisnahe Auswertungswerkzeuge zur Verfügung. Neben den Rauheitsauswertungen nach DIN EN ISO, können auch die Mikrovolumina der geschlossenen Flächenanteile errechnet und bewertet werden. Mit der Stitchingfunktion lassen sich die Messfelder auf bis zu mehrere Millimeter vergrößern.

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Inspektion von Schweißnähten auf Poren, Blasen und Wannen sowie Geschlossenheit

Laserschweißnähte

Der 3D-Liniensensor der µsprint-Technologie inspiziert die Qualität der Schweißnähte im Sekundentakt auf Poren, Blasen und Wannen. Außerdem erfolgt eine vollautomatische Überwachung der Vollständigkeit bzw. Geschlossenheit der Schweißnähte. Deklariert die Software µsoft automation ein Prüfobjekt als NIO (nicht in Ordnung), können Schweißung und Messung wiederholt werden. Die Ausschussrate kann so enorm gesenkt werden.

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Nockenringe

Eingebrannte Laserpads auf der Innenfläche von Nockenringen werden auf Strukturtiefe und Rauheit geprüft. Die durch den Laserstrukturierungsprozess entstehenden Gräben und Aufwürfe werden produktionsnah vermessen und ausgewertet. NanoFocus bietet hierfür automatisierte Lösungen, mit denen jede Position eines Bauteils automatisiert angefahren werden kann. Eine Messung dauert nur wenige Sekunden.

Produkte: µsurf custom, µsoft analysis

3D-Messung einer Nockenwelle zur Analyse von Rauheit und Verschleißspuren

Nockenwellen

Nockenwellen besitzen typische Schleifstrukturen. Zur Qualitätssicherung wird die Rauheit anhand eines Profilschnitts gemäß DIN EN ISO ermittelt. Mit einer 3D-Messung können zudem Verschleißspuren und die Richtungsabhängigkeit der Rauheit analysiert werden.

Produkte: µsurf explorer, µsurf custom, µsoft analysis

Pleuel

Die durch den Laserstrukturierungsprozess entstehenden Gräben und Aufwürfe werden produktionsnah vermessen und ausgewertet. Frei wählbare Messpositionen bzw. Flächenkoordinaten fährt das Messsystem automatisch an. Dafür wird die Probe rotiert. Wenn alle Flächen vermessen sind, werden die Oberflächendaten anhand von Profilschnitten automatisch ausgewertet und die Ergebnisse protokolliert. Die µsurf-Technologie gewährleistet dabei produktionsnahe und zerstörungsfreie Messergebnisse.

Produkte: µsurf custom, µsoft analysis

3D-Analyse von Honstrukturen, Freilegtiefen und Rauheitskennwerten auf Zylindelaufbahnen

Zylinderlaufflächen

Die Oberflächentopografie von Zylinderlaufflächen wird mit dem µsurf cylinder bis in den Nanometerbereich erfasst. Mit Hilfe der Messdaten können Honstrukturen, Freilegtiefen, Rauheitskennwerte und die Flächenrauheit analysiert werden. Damit sind qualitative und quantitative Aussagen zu Verschleiß und Defekten an der Zylinderwand möglich. Details zur Messung von Zylinderlaufflächen

Produkte: µsurf cylinder, µsoft analysis