Oberflächenprüfung

Einblick in Nano-Topographien

| Redakteur: Anne Richter

Bedienung des Weisslichtinterferometers Zegage.
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Bedienung des Weisslichtinterferometers Zegage. (Bild: Stähli)

>> Mit der Weiterentwicklung der Feinstbearbeitungstechnik wachsen die Anforderungen an die Funktionsflächen-Prüftechnik. Um Oberflächen, die durch Flachhonen oder Läppen erzeugt werden, umfassend prüfen und beurteilen zu können, hat die Firma Stähli Läpp Technik AG, ein Spezialist auf diesem Bearbeitungsgebiet, ein Weisslichtinterferometer Typ Zegage angeschafft.

Die Stähli Läpp Technik AG entwickelt und baut Flachhon-, Läpp- und Poliermaschinen und betreibt Versuchs- und Bearbeitungszentren, in denen für Kunden Lohnarbeiten in der Flachhon-, Läpp- und Poliertechnik sowie komplexe Projektstudien durchgeführt werden. Bei der Einstellung von Maschinen, bei der Durchführung von Lohnarbeiten und bei der Entwicklung neuer Projekte ist es nötig, laufend die Qualität der erzeugten Oberflächen zu überprüfen. Während sonst im Maschinenbau zum Messen der Rautiefe meist taktile Verfahren eingesetzt werden, hat sich Stähli entschieden, mit einem optischen Messverfahren zu arbeiten, und dazu ein vom Prüfgerätehersteller Zygolot entwickeltes Weisslichtinterferometer Typ Zegage erworben.

Mit taktilen Verfahren an Grenzen gestossen

Für Stähli-Geschäftsführer Bernhard Stähli sprachen mehrere Gründe dafür: «Die Anforderungen an die Oberflächenqualität wachsen ständig, während die Prüfteile und damit auch die Prüfflächen immer kleiner werden. Die Ra-, Rt- und Rz-Werte kann man mit konventionellen Messverfahren nicht mehr oder nur noch mit sehr grossem Aufwand messen, weil die erforderlichen Messwege länger als die zur Verfügung stehenden Messstrecken sind. Taktile Verfahren stossen hier an Grenzen. Ausserdem müssen immer häufiger komplette Flächen rasch erfasst werden, was nur mit optischen Verfahren möglich ist.» Das Zegage bietet auch die Möglichkeit, Linien- und Flächenwerte gemäss Normvorgaben miteinander zu vergleichen. «Ein weiterer Grund, den man nicht unterschlagen sollte», ergänzt Bernhard Stähli, «ist die langjährige technische Marktführung des Geräteherstellers, seine Fachkompetenz und der Bekanntheitsgrad, den er bei unseren Kunden geniesst. Manche arbeiten mit derselben Messgerätebasis.»

Anwendungsgebiete in der Mikrotechnik

Stähli setzt das Zegage ein, um Oberflächenparameter wie Ra, Rt und Rz sowie auf die Flächenrauheit bezogene Werte wie Sa und Sz zu messen, beispielsweise von Keramikmischern, wie sie in Wasserhähnen und Duscharmaturen eingesetzt werden. Bernhard Stähli erklärt dazu: «Bestimmt hat sich jeder schon einmal über hakende oder undichte Duschköpfe geärgert. Damit solche Teile einwandfrei funktionieren, müssen die Funktionsteile ein bestimmtes Reibverhalten haben, was wiederum eine ganz bestimmte Oberflächenrauheit voraussetzt. Zur Qualitätsprüfung ist es also nötig, die Oberflächentopographie zu kennen. Grundlage ist eine rasche Messung der Flächenrauheit Sa. Aus diesen Informationen kann man Aussagen über das Verhalten von Flächen bezüglich Reibung, Dichtung, Beschichtung und Traganteil ableiten, aber auch Anforderungen und Bearbeitungsprozesse optimieren.» Weitere Beispiele für geläppte Teile, deren Oberflächen zuverlässig mit dem Zegage vermessen werden können, sind Funktionsteile, die in der IT-Technik, der Elektrotechnik, der Elektronik, der Medizintechnik, der Motoren- und Pumpentechnik und der Uhrenindustrie verwendet werden, aber auch Spritzgussformen aus Stahl für die CD-Herstellung, deren Funktionsfläche durch Hochglanzläppen eine Rauheit erhält, die mit Ra = 0,001 µm (10 Å) im Nano-Bereich liegt. Im Vergleich hierzu wirken menschliche Haare mit einer Dicke von etwa 70 µm oder Haushaltsaluminiumfolien mit einer Dicke von 10 μm bis 15 μm geradezu gigantisch.

Weisslichtinterferometer Zegage

Das vom Prüfgerätehersteller Zygolot entwickelte Weisslichtinterferometer Zegage misst berührungslos unterschiedlich grosse Prüfteile aus allen Werkstoffen in Bezug auf Rautiefe nach DIN ISO 25178 und ist besonders für kleine Teile mit sehr kurzen Messwegen vorgesehen, die Rauheitswerte Ra von weniger als 0,06 µm aufweisen müssen. Es kann eingesetzt werden, um sekundenschnell quantitative 3D-Messungen von Form und Rauheit an feinstbearbeiteten Oberflächen durchzuführen. Aussagekräftige 3D-Bilder geben einen guten Einblick in die Oberflächentopographie der Prüfbereiche. Das manuell zu bedienende Kompaktgerät hat einen Scan-Bereich von bis zu 20 mm Höhe und zeichnet sich durch eine hohe Auflösung im Nanometer-Bereich, kurze Messzeiten und einfache Bedienbarkeit aus. Zur Installation ist keine Schwingungsisolierung erforderlich. Ein umfangreiches Zubehörprogramm bietet eine freie Auswahl an Vergrösserung und Messfeld mit einer Vielzahl von Abbildungs- und Systemoptionen.

Messen bis in den Nanobereich möglich

Die Anwendungsmöglichkeiten der Läpp- und Poliertechnik hängen vom Fortschritt in der Werkstofftechnik ab und sind bei Weitem noch nicht ausgeschöpft. Beim weiteren Ausbau des Produkt- und Leistungsprogrammes von Stähli kommt dem Zegage eine wichtige Aufgabe zu. «Die Mess- und Auswertemöglichkeiten helfen uns, die Technologieführerschaft zu sichern und auszubauen», freut sich Bernhard Stähli. «Mit dem neuen Gerät können wir sicher im Nano-Bereich messen und unser Wissen vergrössern, erhalten weitere Definitionsmöglichkeiten und können in neue Forschungsgebiete vordringen. Gleichzeitig können wir auch unser Dienstleistungsangebot erweitern. Das Zegage wird dazu beitragen, dass sich weiter die Spreu vom Weizen trennt.» <<

Ergänzendes zum Thema
 
Läppen und Polieren mit ungebundenem Korn

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