Ausgabe zur CONTROL 2017

15 MESSTECHNIK I n 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- te bei bis zu 1000°C. Wird ein solches Experiment im Vakuum gemacht, ist das Problem gelöst. 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 zu denken. Sie haben ihren Preis, aber sie erhöhen die Zuverlässig- keit deutlich! Synton-MDP Helmstrasse 1 CH-2562 Port Schweiz www.synton-mdp.ch info@synton-mdp.ch Tel. 0041 32 332 91 00 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