Neue Produktionsanforderungen verändern die Anforderungen an die Messtechnik. Kontinuierliche Miniaturisierung lässt konventionelle Methoden insbesondere bei der Messung von Mikrobohrlöchern oft an ihre Grenzen stoßen. Das optische Verfahren von Alicona auf Basis der Fokus-Variation ermöglicht das dichte und hochaufgelöste Messen von Bohrlöchern mit Durchmesser zu Tiefenverhältnissen von über 1:10.
Trends in der Produktion sind geprägt von der steten Miniaturisierung von Bauteilen. Fertigungstoleranzen werden immer enger. Dies gilt im zunehmenden Maß auch für Mikrobohrlöcher. Deren wiederholbare und robuste Fertigung ist nur mit hochgenauer Messtechnik erreichbar. Konventionelle Methoden wie beispielsweise die taktile Messung können die Inspektion mikroskopischer Bohrlöcher mit Dimensionen im Sub-Millimeter-Bereich nur mit sehr hohem Aufwand umsetzen.
Mit dem berührungslosen Verfahren der Fokus-Variation liefern mehrere Millionen Messpunkte hochauflösende, rückführbare und wiederholgenaue Messungen. Die Mess- unsicherheit befindet sich dabei im einstelligen Mikrometerbereich. Das Verfahren erzielt zudem ein Durchmesser zu Tiefenverhältnis von 1:10. Automatische Soll-/Ist Vergleiche bzw. die vollautomatische Messung von Form und Lage überprüft die Einhaltung von definierten geometrischen Toleranzen. Ein hoher Grad an Automatisierungsmöglichkeiten sorgt für einen ressourcenschonenden Einsatz. Die Technologie wird aufgrund der hohen Stabilität auch bei Vibrationen und Fremdlicht in produktionsnahen Umgebungen eingesetzt.
Im Fokus der optischen Inspektion stehen zwei Bereiche: das Bohrloch und der Übergang von Oberfläche zu Bohrloch. Besonders von Interesse sind dabei die Parameter Rundheit und Durchmesser des Bohrlochs sowie die Winkel an den Übergängen. Auf Basis des CAD-Datensatzes des Bauteils wird durch den Einsatz von CAD/CAM-Software die Konfiguration komplexer Messplanungen ermöglicht. Anwender profitieren von vollautomatisierten Bohrlochmessungen an unterschiedlichen Positionen an einem Werkstück. Entspricht ein gemessener Wert nicht der Soll-Geometrie, meldet die Software unmittelbar die Abweichung. Das spart Zeit und automatisiert die Qualitätskontrolle.
Aus jedem Blickwinkel messen
Möglich macht die Bohrlochinspektion das Infinite Focus G5 in Kombination mit der vollautomatischen Rotationseinheit Advanced Real 3D Rotation Unit. Die neue Generation des hochauflösenden 3D-Messsystems Infinite Focus basiert auf dem Prinzip, mit nur einem Sensor alle Funktionalitäten eines Mikrokoordinatenmesssystems und eines Rauheitsmessgeräts abzudecken. Gemeinsam mit der Rotationseinheit werden aus unterschiedlichen Perspektiven die Bohrungen in 3D gemessen und zu einem vollständigen 3D-Datensatz fusioniert. Aufeinanderfolgende Messungen von unterschiedlichen Bohrlocheintrittsmündungen werden mittels eines 5-Achs-Positioniersystems realisiert. Die Kompatibilität der Rotationseinheit mit den Spannsystemen 3R und Erowa sorgt für eine schnelle Interaktion zwischen Bearbeitung und Messung.
Beispiel aus der Luftfahrtindustrie
Ein Anwendungsbeispiel aus der Praxis ist die Qualitätskontrolle von luftgekühlten Turbinenschaufeln. Umgebungstemperaturen von modernen Turbinenschaufeln übersteigen den Schmelzpunkt der dort eingesetzten Materialien. Um Hitzeschäden an den Schaufeln zu verhindern, wird eine Filmkühlung eingesetzt. Dabei wird kühle, verdichtete Luft in die Kammern der Turbinenschaufeln gepresst und über viele Mikrobohrlöcher in den Schaufelwänden ausgestoßen. Dies bewirkt die Entstehung einer dünnen, kühlenden Schicht an der Oberfläche der Turbinenschaufel. Durch eine große Anzahl speziell geformter Kühllöcher wird der Kühlungseffekt maximiert.
Entsprechen Winkel, Größe und Form der Kühllöcher nicht exakt dem CAD-Design, wird die Kühleffizienz stark negativ beeinflusst. Daher ist das Einhalten sämtlicher geometrischer Toleranzen von hoher Bedeutung. Weitere Anwendungsbeispiele finden sich bei Einspritzdüsen, Brennstoffzellen, Sieben oder Ventilen.
Alicona Imaging GmbH www.alicona.com
Automatisierte Auswertung
Winkelmessung
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