Es überrascht daher nicht, dass geschätzt wird, dass Oberflächeneffekte bei 10 % der gefertigten Teile zu einem Ausfall führen, was mit entsprechenden wirtschaftlichen Folgen verbunden ist.
Mit dem Ziel, rückführbare und standardisierte Messmethoden für diese optischen Systeme und Prozesse zu etablieren, beteiligt sich das Technologiezentrum Tekniker seit 2021 am europäischen Projekt TRACOPTIC. Im Rahmen des Projekts werden verschiedene Werkzeuge, wie z. B. 3D-Mikroskope und verschiedene Arten von optischen Sensoren, getestet, um deren Einsatz in industriellen Umgebungen zu erleichtern.
„Optische Messsysteme ermöglichen Zeit- und Kosteneinsparungen in industriellen Prozessen, verbessern die Wettbewerbsfähigkeit europäischer Unternehmen und reduzieren die Auslagerung von Produktionsprozessen in andere Regionen. Darüber hinaus tragen sie zur Früherkennung von defekten Teilen bei und verringern den Abfall. Die berührungslose Messung verhindert Oberflächenbeschädigungen und ermöglicht die Messung komplexer Geometrien oder sehr kleiner Abmessungen“, betont Gorka Kortaberria, Leiter der Abteilung Industrielle Messtechnik bei Tekniker.
Das übergeordnete Ziel der Initiative ist die Entwicklung eines Leitfadens für bewährte Verfahren zur Anwendung optischer Messtechniken durch Unternehmen, Hersteller, Labore, Forschungsinstitute und Universitäten. Dabei sollen die unterschiedlichen geometrischen Eigenschaften berücksichtigt werden, die in Branchen wie der Automobil-, Luftfahrt- oder Biohygieneindustrie auftreten, um für jeden Anwendungsfall die optimale Instrumentierung und Vorgehensweise auszuwählen.
Validierung und Simulationen:
Teknikers Arbeit an diesem Projekt konzentriert sich auf die Validierung der Leistungsfähigkeit und Grenzen eines optischen 3D-Profilometers zur Messung verschiedener Probenarten. Das Gerät nutzt für diese Analyse ein hochauflösendes optisches Verfahren (Weißlichtinterferometrie) und verwendet eine Lichtquelle mit geringer Kohärenz, um Höhe und Topographie von Oberflächen im Mikro- und Nanobereich zu messen.
„Das Verfahren basiert auf der Messung der Interferenz zwischen dem von der Oberfläche reflektierten Licht und dem Referenzlicht und ermöglicht die Rekonstruktion der Oberflächenstruktur mit hoher Präzision und Auflösung“, erklärt Gorka Kortaberria.
Tekniker beteiligt sich außerdem an der Entwicklung von Best Practices für die im Projekt vorgesehenen Messtechniken und arbeitet an der Entwicklung digitaler Zwillinge mit, um den Umfang der Messsysteme durch Simulationen zu überprüfen.
„Dank digitaler Zwillinge ist es möglich, ein Modell des Mikroskops mit seinen Eigenschaften zu erstellen und eine große Anzahl von Messungen der realen Oberfläche zu simulieren, um die statistische Verteilung der Ergebnisse vor der eigentlichen Messung zu ermitteln“, erklärt der Experte aus dem Technologiezentrum.
Als Ergebnis dieser Analysen erhalten die Unternehmen eine „Karte“, auf der die Fähigkeiten jedes einzelnen Instruments bewertet werden, um wissenschaftlich fundierte Entscheidungen bei der Auswahl des am besten geeigneten optischen Messsystems für ihre Charakterisierungsanforderungen treffen zu können.
Das TRACOPTIC-Projekt, das vom Programm „Europäische Partnerschaft für Metrologie“ und dem EU-Programm „Horizont 2020“ kofinanziert wird, umfasst 24 Akteure, darunter Tekniker und die nationalen Metrologieinstitute aus neun europäischen Ländern: PTB (Deutschland), CEM (Spanien), DFM (Dänemark), GUM (Polen), INRIM (Italien), LNE (Frankreich), RISE (Schweden), VSL (Niederlande) und VTT (Finnland).
