Ausgabe zur CONTROL 2017

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MESSTECHNIK
In der taktilen Messtech-
nik ist die Zuverlässigkeit
ein zentraler Parameter.
Typischerweise sind Ver-
schmutzung und Abnutzung
zwei wichtige Eigenschaften,
welche die Zuverlässigkeit be-
einflussen. Das Material Dia-
mant eignet sich daher beson-
ders gut in der Messtechnik.
Zum einen hat das härteste
Material der Erde eine äusserst
geringe Abnutzung, zum andern
gibt es auf Diamantoberflächen
deutlich weniger Materialauftrag
als zum Beispiel auf Rubin. Ein
Materialauftrag ist eine Mate-
rialablagerung auf der Oberflä-
che. Das kommt typischerweise
beim Messen von Aluminium vor.
Der Diamant als Material in der
Messtechnik vereinfacht also das
Arbeiten und erhöht die Zuverläs-
sigkeit der Messtechnik.
Welche Produkte werden heute
aus Diamant hergestellt?
Mit der konventionellen
Schleiftechnik sind Facet-
tenschliffe, wie auch runde
sphärische, oder konische For-
men vernünftig herstellbar.
Sphärische Spitzen mit kleinen
Radien von wenigen Mikrome-
tern finden seit Jahren in der
Rauheitsmessung wie auch in der
Profilmessung ihre Anwendung.
Ein Rauheitsmessgerät hat eine
kleine Diamantnadel und tastet
mit dem kleinen Radius die Ober-
fläche ab. Es macht danach eine
Aussage über die Rauheit der
Oberfläche.
Diamantspitzen mit grossen
Radien werden bei sogenannten
Scratch Test, also bei der Prüfung
von Oberflächenvergütungen
verwendet. Der Scratch Test ist
ein Kratztest, bei welchem ein
Messgerät mit einem Diamant
über eine Beschichtung eines
Werkstücks führt. Dieses Gerät
macht eine Aussage, wie gut die
Beschichtung auf dem Grundkör-
per haftet.
Facettenprodukte werden in
der Prüfung von Materialeigen-
schaften verwendet. Bekannt
sind hier Diamantspitzen, wel-
che der Vickers, Berkovich oder
Knoop Norm entsprechen. Typi-
scherweise drückt ein Messgerät
eine Spitze in den Prüfling und
kann dann eine Aussage über die
Materialeigenschaften machen.
Solche Spitzen werden auch in
der Nanotechnologie verwen-
det. Es sind eigentlich ähnliche
Produkte, jedoch in sehr kleiner
Bauweise. Damit lassen sich
Experimente im Bereich der Na-
nomechanik durchführen. Ein-
dringen, Verdrücken, Verbiegen,
Strecken sind typische Aktivitä-
ten, welche die Diamantspitzen
ausführen.
In neuster Zeit werden Diamant-
spitzen auch mit dem Ionenstrahl
bearbeitet. Eine Bearbeitung mit
dem Ionenstrahl ist ähnlich wie
die Bearbeitung mit dem Laser.
Mit dem Ionenstrahl können je-
doch deutlich kleinere Strukturen
realisiert werden als mit dem La-
ser. Eine Bearbeitung mit einer
Genauigkeit von Bruchteilen von
Mikrometern ist machbar.
Bei all diesen Anwendungen
ist es wesentlich, dass die Ab-
nutzung gering ist und die Haf-
tung von fremden Materialien
auf der Oberfläche möglichst
schlecht ist.
Was genau kann mit Diamant
nicht gemacht werden, wo hat
der Diamant Grenzen?
Diamant hat grundsätzlich
mehrere Grenzen:
Das erste Problem vom Dia-
mant ist, er ist empfindlich auf
Schläge. Druck hält er sehr gut
aus, nicht aber Schläge. Das
schränkt das Anwendungsgebiet
bereits ein. Andere Hartmateria-
lien sind diesbezüglich deutlich
besser.
Zudem hat der Diamant ein
Problem mit der Kombination
Sauerstoff und Wärme. Wird ein
Diamant bei ca. 450° in norma-
ler Luft eingesetzt, kann der Di-
amant oxidieren, er zersetzt sich
also. 450° tönt nun sehr unrea-
listisch, ist es aber keinen Falls.
Einige Forschungsstätten ma-
chen bereits heute Experimen-
Auch hat Diamant ein Problem
mit kohlenstoffhaltigem Stahl
und Temperatur. Für diesen Fall
gibt es andere harte Materialien,
welche das Problem zu einem
grossen Teil lösen.
Schlussendlich ist auch der
Preis ein Kriterium, welches
nicht vernachlässigt werden
darf. Diamantprodukte sind nicht
günstig. Zum einen ist Diamant
als Rohmaterial teuer, des Wei-
tern sind Diamantbearbeitungs-
maschinen Sonderanfertigung.
Zum andern unterliegt das Be-
arbeiten von Diamant gewissen
Gesetzen, die wir bei anderen
Materialien nicht kennen. Der
Diamant hat harte und weniger
harte Achsen. Das schränkt die
Bearbeitung wesentlich ein, und
es erhöht den Preis zusätzlich.
Diamantprodukte sind aber aus
der Messtechnik nicht mehr weg
Synton-MDP
Helmstrasse 1
CH-2562 Port
Schweiz
Zuverlässigkeit in der Messtechnik dank Diamant
Synton-MDPauf der Control 2017 in Stuttgart
Halle 5, Stand 5010
Seit 2006 Ihr Ansprechpartner
bei Synton-MDP:
Simon Hostettler, CEO,
Ingenieur FH in Mikrotechnik
Bild oben: Diamant-Messeinsatz mit M2.5 Anschlussgewinde
TEXT: KEYENCE DEUTSCHLAND GMBH
SIEMENSSTR. 1, D-63263 NEU-ISENBURG
K EYENCE hat vor kurzem
sein neues Digitalmikros-
kop mit erweiterten Funk-
tionen auf den deutschen Markt
eingeführt / Vor allem bei der
Beleuchtung und der Fokussie-
rung gibt es hilfreiche Neuerung,
wodurch sich nun noch mehr De-
tails visualisieren lassen.
Das Digitalmikroskop VHX-6000
verfügt über eine Vielzahl an neu-
en Funktionen, wie zum Beispiel
die Multi-Lighting-Funktion. Dank
dieser lassen sich Objekte nun aus
unterschiedlichen Beleuchtungs-
winkeln betrachten.
So genügt ein einziger Knopf-
druck, um das optimale Beleuch-
tungsergebnis zu erhalten und
Merkmale zu sehen, die vorher
nicht sichtbar waren. Falls eine
andere Beleuchtungsart von Vor-
teil wäre, um andere Merkmale zu
visualisieren, ist eine Neuaufnah-
me nicht nötig. Denn selbst im
Nachhinein lässt sich die Beleuch-
tung einfach anpassen. Zahlrei-
che Lichttechniken, wie Hell- und
Dunkelfeld, Durchlicht, polarisie-
rendes Licht und differenzielle
Interferenzbeobachtungen runden
das System ab. So unterstützt bei-
spielsweise das duale Zoom-Objek-
tiv VH-ZST, das einen Vergröße-
rungsbereich von 20x - 2000x hat,
die KEYENCE-Mix-Beleuchtung,
welche Hell- und Dunkelfeld kom-
biniert.
Generell legt KEYENCE großen
Wert auf die Entwicklung hochwer-
tiger Objektive. Das Ergebnis ihrer
langjährigen Erfahrung sind die
hochauflösenden RZ-Objektive mit
denen sich detaillierte Analysen
bis in den Submikrometerbereich
durchführen lassen. Diese sind so
konzipiert, dass sie sowohl mit
Vorgängermodellen als auch mit
zukünftigen Modellen kompatibel
sind. Zudem gibt es einige neue
Mess- und Analysefunktionen,
wie etwa die Technische Sauber-
keit/Restschmutzanalyse, welche
auf der ISO-Norm 16232 basiert.
Hierbei wird das Bild, nach Erfas-
sen des Gesamtmessbereichs, in
mehrere Regionen aufgeteilt und
dann einzeln analysiert. Darüber
hinaus bietet die neueste Soft-
ware schnelle und automatische
Flächenmessungen und –zählun-
gen sowie Korngrößenanalysen an.
Auch bezüglich der Fokussie-
rung gibt es wesentliche Verbes-
serungen. So erhält man auch
hier automatisch und schnell eine
Tiefenzusammensetzung – ein-
fach per Knopfdruck. Selbst bei
Verschiebung der XYZ-Richtungen
ist eine Tiefenschärfe im Livebild
stets gegeben. Der Nutzer des Mik-
roskops muss sich lediglich mithil-
fe des Joysticks zu dem jeweiligen
Bereich bewegen, den er betrach-
ten will. Das VHX-6000 scannt
dann automatisch den Brennwei-
tenbereich und erstellt ein Bild,
welches komplett tiefenscharf ist.
Dies geschieht binnen weniger Se-
kunden – eine Funktion, die zeit-
sparend und benutzerfreundlich
ist. Dadurch hat der Nutzer den
Vorteil, dass er das gesamte Sicht-
feld auf einen Blick prüfen kann.
Ermöglicht wird dies durch die
hochempfindliche, schnelle CMOS-
Kamera, die eine Bildfrequenz von
50 Bildern pro Sekunde aufweist.
Alle Komponenten - Objektive,
Kamera, Grafiksystem und Objekt-
tisch – sind KEYENCE-eigene Ent-
wicklungen und als Komplettsys-
tem konzipiert. Dadurch wird nicht
nur eine maximale Leistungsfähig-
keit, sondern auch ein optimales
Zusammenspiel zwischen Schär-
fentiefe, Auflösung und Helligkeit
gewährleistet. Zudem verfügt der
motorbetriebene XY-Objekttisch
jetzt nicht nur über eine größe-
re Reichweite und eine höhere
Belastbarkeit. Er kann nun auch
schneller verfahren.
Somit zeichnet sich das neue
Digitalmikroskop VHX-6000 durch
seine hohe Benutzerfreundlich-
keit, seine Schnelligkeit und seine
Wiederholbarkeit aus. Dank opti-
mierter Beleuchtung und Fokus-
sierung lassen sich mit nur einem
Gerät umfassende Betrachtungen
und Analysen realisieren.
Neues Digitalmikroskop mit
optimierter Beleuchtung und Fokussierung