Messtechnische Ausstattung
Neben den Menschen ist eine exzellente technische Ausstattung die Grundvoraussetzung für herausragende Forschungsarbeiten und wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn. Nachstehend sind die zur Verfügung stehenden Messräume kurz beschrieben und die am Lehrstuhl eingesetzten Messgeräte aufgelistet.
Messräume
Nur ein geeignet gestalteter Messraum gewährleistet für Messaufgaben mit der Forderung nach geringsten Ergebnisunsicherheiten gleichbleibende und reproduzierbare Umgebungsbedingungen. Ziel der wissenschaftlichen und industriellen Messtechnik ist insbesondere die Verbesserung der Messgenauigkeit im Mikrometer- und Submikrometerbereich bei gleichzeitig angestrebter Automatisierung der Messverfahren. Für den Erfolg der wissenschaftlichen bzw. industriellen Forschungsarbeit und für die Anerkennung der Ergebnisse in der Fachwelt müssen zuverlässige Messergebnisse unter Anschluss an die international vereinbarte Längeneinheit Meter und unter Berücksichtigung der Bezugstemperatur, die durch die internationale Normung auf 20 °C festgelegt ist, gewonnen werden. Mit seiner Temperaturkonstanz und Stabilität stellt der Messraum im Messzentrum FMT diese Forderungen sicher. Nahezu alle Erzeugnisse, auch solche mit komplexer Gestalt, können mit Hilfe der taktilen 3-D-Koordinatenmesstechnik und mit berührungslosen optischen Messverfahren mit einer ausgezeichneten Genauigkeit geprüft werden.
Leistungsmerkmale
Die bauphysikalische Gestaltung des Messzentrums, die Störungen durch die Umwelt beim Messen weitestgehend reduziert, seine leistungsstarke und hochgenaue Klimatisierung sowie seine beachtliche Geräteausstattung sind herausragende Merkmale des Messraums des Lehrstuhls FMT. Dies ermöglicht optische und taktile Messungen an Werkstücken mit Genauigkeiten im Mikro- und Submikrometerbereich. Der Messraum selbst befindet sich zwei Meter unter der Außenfläche und ist von der Südseite durch einen überirdischen Verbindungsgang vor direkten Umgebungseinflüssen zusätzlich geschützt. Die Anlieferung, auch großer Werkstücke, ist durch eine Rampe problemlos zu bewerkstelligen. Ein elektrischer Gabelstapler ermöglicht die Bestückung der messtechnischen Einrichtungen mit schweren Werkstücken. Auf einer Gesamtfläche von 480 m² ist zwischen Elektroraum für die Klimatisierung des Messzentrums, Archiv, Vorbereitung, Schleusen und Vorschleusen ein Messraum der Güteklasse A entsprechend den Anforderungen der Richtlinie VDI/VDE 2627 Blatt 1, 2015-12 in einem Volumen von 620 m³ vorhanden.
Temperatur
Zum Gewährleisten einer zeitlichen und räumlichen Temperaturkonstanz von 20 °C ±0,2 K (Temperaturklasse A nach VDI/VDE 2627 Blatt 1) ist ein stabiles System aus Klimatisierung, Schleuse, Vorschleuse und Windfang aufgebaut. Ein 9:1 Luftgemisch aus Raum- und Frischluft wird durch Drallauslässe von der sechs Meter hohen Decke bis zu einer Höhe von ca. vier Metern turbulent eingeblasen. Der Gesamtluftaustausch findet 18 mal pro Stunde statt. Mit der anschließend nahezu laminaren Luftströmung wird eine optimale Durchmischung der Luftschichten erreicht. Die Luft wird durch feinjustierbare Gitter auf der Höhe von 0,15 m und 3,0 m angesaugt und der Aufbereitung wieder zugeführt. Durch die Rückführung der Luft in den hohlen Seitenwänden ist zwischen Raumluft und Wänden kein Temperaturunterschied vorhanden. Durch die elektrische Fußbodenheizung ist der Boden des Messraums auf konstant 20 °C temperiert. Das Beleuchtungssystem aus Kaltlicht wird mit einem Luftdurchsatz von 300 m³/h direkt abgesaugt. Große Wärmelasten (z. B. Steuerschrank) werden direkt abgesaugt. Alle Wärmequellen im Messraum bleiben durchgehend angeschaltet, um eine konstante Wärmelast zu erzeugen. Das Schleusensystem lässt keinen direkten Luftaustausch zwischen Außen- und Messraumbereich zu. Der Personenverkehr ist durch ein Codesystem an den Zugängen reglementiert und auf eine maximale Personenanzahl beschränkt. Nur eingewiesene Mitarbeiter haben direkten Zutritt zum Messraum. Die hochsensible Temperatursteuerung wird über vier kalibrierte Pt100-Doppelsensoren an einer kalibrierten Widerstands-Messbrücke (Messunsicherheit 0,005 K) angesteuert. Die Visualisierung der aktuellen Temperatur in den vier Quadranten ist über eine zentrale Anzeige im Messraum umgesetzt. Ein Warnlicht signalisiert einen Temperaturunterschied zwischen zwei Pt100-Sensoren von > 0,3 K. Die Anzeige ist durch die thermoverglasten Büros jederzeit einsehbar.
Luftfeuchtigkeit
Die Luftfeuchtigkeit erfüllt mit 45 % ±10 % rel. Feuchte im Messraum die Feuchteklasse A nach VDI/VDE 2627 Blatt 1. Die Luftfeuchte wird über einen Kaskadenregler in der Klimasteuerung geregelt. Die Aufnahme ist über Kanalfeuchtefühler in Zu- und Ablaufkanälen realisiert. Zusätzlich begrenzt ein Hygrostat im Zuluftkanal die maximale Feuchte. Zur Entfeuchtung wird die Luft durch ein Kälteregister mit Tropfendabscheidern und nachgeschaltetem Lufterhitzer geleitet.
Schwingung
Um den Schwingungseintrag aus der Umgebung auf die messtechnischen Einrichtungen zu reduzieren, stehen alle messtechnisch relevanten Einrichtungen auf einer einmeterdicken massiven Betonplatte, die ihrerseits durch ein Kiesbett und eine isolierende Dämpfungsschicht (Spezialpolymer) von Boden getrennt ist. Eine umlaufende Trennfuge entkoppelt die Bodenplatte vom restlichen Gebäude.
Der Hauptstandort des Lehrstuhles in der Nägelsbachstrasse 25 verfügt über 2 Messräume von je ca. 60 m². Beide sind auf 20 °C ±1 K klimatisiert. Die Labore dienen Messaufgaben entsprechend ihrer Ausstattung und bieten freie Arbeitsplätze für Versuchsaufbauten der Studenten und wissenschaftlichen Mitarbeiter.
Messraum 1 (Raum 1.14)
Der Messraum 1 wird als Labor für optische Messtechnik benutzt. Er ist gekennzeichnet durch die Möglichkeit zur kompletten Abdunklung. Der Raum wird vorrangig für optische Messsysteme (z. B. Streifenlichtprojektionmesstechnik und optische Oberflächenmesstechnik) genutzt.
Messraum 2 (Raum 1.12)
Der Messraum 2 wird als Labor für taktile und optische Koordinatenmesstechnik benutzt. Neben einer optischen Bank mit Schwingungsdämpfung und einer umfangreichen Grundausstattung optischer und mechanischer Bauelemente stehen ein handgeführtes KMG sowie ein Werth Videocheck IP zur Verfügung.
Koordinatenmessgeräte
Das Multi-Sensor-Koordinatenmessgerät Zeiss ZEISS PRISMO 12/18/7 ultra ermöglicht das hochgenaue Messen von Maß-, Form- und Lageparametern von Werkstücken in einem Messbereich von 1200 mm x 1800 mm x 650 mm. Das Konstruktionsprinzip in Portalbauweise mit Keramik-Technologie und Heidenhain-Maßstäben aus SUPRADUR mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ~ 0·10-6·K-1 sichern die Gerätegenauigkeit unabhängig von den aufgebrachten Werkstückmassen und der bestehenden Umgebungstemperatur im Bereich von 20 °C bis 22 °C. Ein eingebauter, hochpräziser, luftgelagerter Drehtisch RT-AB-600-2 mit einem maximalen Rundlauf von 0,1 μm ermöglicht hochgenaue Formmessung von rotationssymmetrischen Bauteilen. Als Messköpfe stehen ein taktiler aktiver Scanning-Messkopf VAST gold, ein Messkopf VAST XXT TL3 mit Dreh-Schwenk-Gelenk RDS-D-CAA sowie ein optischer Linien-Laserscanner LineScan 2-8 zur Verfügung. Die Messsoftware ZEISS CALYPSO ist mit umfangreichen Modulen inkl. Virtuelles Koordinatenmessgerät (VCMM) ausgestattet.
Spezifikationen:
| Tastverfahren: | Einzelpunkte, Scanning |
| Höchstzulässige Längenmessabweichung (MPE) gemäß ISO 10360-2:2009: | MPE_E0 (3D) = (0,9 + L/500) μm |
| Höchstzulässige Scanning-Antastabweichung (MPE) gemäß ISO 10360-4:2000 innerhalb der höchstzulässigen Scanning-Prüfdauer (MPT) | MPE_THP = 0,9 μm in MPT_tau = 40 s |
| Einzeltaster-Antastabweichung Form gemäß ISO 10360-5:2010: | MPE_PFTU = 0,6 μm |
| Formmessabweichung gemäß ISO 12181:2011 (VDI/VDE 2617 Blatt 2.2): | MPE_RONt (MZCI) = 0,6 μm |
| Maximale zentrische Drehtischbeladung: | 600 kg |
Standort:
Messzentrum
Ansprechpartner:
Das Multisensor-Koordinatenmessgerät Werth VideoCheck UA 400 erfasst Geometrieelemente in einem Messbereich von 400 mm x 400 mm x 200 mm. Eine Besonderheit dieses Gerätes ist der opto-taktile Fasertaster. Weiter ist das Messgerät mit einem konfokal chromatischen Aberrations-Sensor, einem schaltenden Taster (TP 200) und einem Bildverarbeitungssensor ausgestattet. Das Messgerät findet Anwendung bei der berührenden und berührungslosen Erfassung von Geometrieelementen an Mikrobauteilen wie z. B. Mikrozahnrädern.
Spezifikationen:
| Messbereich: | 400 mm x 400 mm x 200 mm |
| Maximal zulässige Längenmessabweichung nach ISO 10360-2 |
|
| Maximale Tischbelastung: | 150 kg |
| Ortsauflösung der Längenmesssysteme: | 1 nm |
Standort:
Messzentrum
Ansprechpartner:
Spezifikationen:
| Messbereich: | 250 mm x 125 mm x 250 mm |
| Längenmessabweichung gem. ISO 10360-2: |
|
| Ortsauflösung der Längenmesssysteme: | 0,1 μm |
| Max. Werkstückmasse: | 30 kg |
Standort:
Hauptstandort
Ansprechpartner:
Formmessgeräte
Die MFU 800 ist ein hochgenaues Formmessgerät mit drei Messachsen (C, Z und X). Es wird insbesondere für die Messung von eng tolerierten, vorwiegend rotationssymmetrischen Präzisionsteilen eingesetzt. Typische Messaufgaben sind hochgenaue Formmessungen mit Formtoleranzen im Bereich < 1 µm, wie sie z. B. bei Einspritzkomponenten vorliegen.
Spezifikationen:
| Tastverfahren: | Scanning, Einzelpunkte |
| Messbereich: | 200 mm x 500 mm (ohne Einsatz des Drehtisches) |
| Werkstückmasse: | max. 100 kg |
| Ortsauflösung linear: | 0,1 µm |
| Ortsauflösung polar: | 1.800 Punkte/° |
Standort:
Messzentrum
Ansprechpartner:
Oberflächenmessgeräte
Das Form TalySurf Serie 2 PGI ist ein taktiles Oberflächenmessgerät, mit dem Mikrostrukturen und Konturen im Makrobereich aufgenommen werden können. Die Oberfläche des Werkstücks wird von dem eingesetzten Taster (Tastnadelradien im Bereich von 2 µm bis 1 mm) erfasst und durch das am entgegengesetzten Ende des Tasthebels befindliche Phasengitter ausgelenkt. Ein interferometrischer Lesekopf dient zur photoelektrischen Erfassung der Auslenkung des Tasthebels und der Kontur der Werkstückoberfläche. Durch die über den Messbereich konstante Auflösung des inkrementellen Phasengitterinterferometers von 12,8 nm können Strukturen mit Höhenunterschieden von wenigen Mikrometern bis zu 20 mm (abhängig von der Tasterlänge) auf der Werkstückoberfläche erfasst werden.
Spezifikationen:
| Messbereich: |
|
| Auflösung vertikal | 12,8 nm (bei 10 mm Messbereich) |
Standort:
Messzentrum
Ansprechpartner:
Spezifikationen:
| Messbereich lateral: | 100 mm x 100 mm |
| Messbereich vertikal: | 100 mm |
| Messwinkel: | 90° ± 85° (Abhängig von der Oberfläche) |
| Max. Werkstückhöhe: | 240 mm |
| Max. Werkstückmasse: | 20 kg |
Standort:
Hauptstandort
Ansprechpartner:
Das Multisensormesssystem FRT MicroGlider ist ein Oberflächenmessgerät für berührungslose und berührende Messungen mit Subnanometer-Auflösung. Es umfasst einen konfokal chromatischen Aberrationssensor (laterale Auflösung: 1 µm bis 2 µm; vertikale Auflösung: 10 nm), der die Probe mit fokussiertem Weißlicht bei einem Arbeitsabstand von 4,5 mm beleuchtet. Das reflektierte Licht wird mit einem Spektrometer zur Abstandsbestimmung ausgewertet, so dass Strukturen auf der Oberfläche des Werkstücks erfasst werden können. Mit dem als weiteren Sensor integrierten Rasterkraftmikroskop wird die Werkstückoberfläche mit einer kleinen Siliziumspitze (Cantilever) abgetastet (laterale Auflösung: 5 nm, vertikale Auflösung 2 nm). Zusätzlich lassen sich die Oberflächen mit einem taktilen Tastsystem (Profilometer: Taststrecke max. 20 mm; Oberflächentaster mit 2 µm Spitzenradius und 60° Öffnungswinkel) erfassen.
Spezifikationen:
| Messbereich (x, y): | 350 mm x 350 mm |
| Tischbelastung: | max. 5 kg |
| Verfahrgeschwindigkeit: | max. 100 mm/s |
Standort:
Messzentrum
Ansprechpartner:
Spezifikationen:
| Messbereich lateral: | min. 0,36 mm x 0,36 mm max. 1,8 mm x 1,8 mm |
| Messbereich vertikal: | 400 μm |
| Auflösung lateral: | 0,35 μm bis 1,7 μm |
| Auflösung vertikal: | 1,25 nm |
| Objektive (Mirau, Nikon): | 10x, 20x, 50x |
Standort:
Hauptstandort
Ansprechpartner:
Mikro- und Nanomesstechnik
Das Oberflächen- und Koordinatenmesssystem hat einen Messbereich von 25 mm x 25 mm x 5 mm und eine Auflösung von kleiner 0,1 nm. Dieses Gerät dient zur Präzisionsmessung von Mikro- und Nanostrukturen, insbesondere in der Mikro- und Optoelektronik. Das Messobjekt wird auf eine Spiegelrecke mit verspiegelten Außenflächen, die als Messspiegel dreier Laserinterferometer dienen, gebracht. Dieser Aufbau realisiert das Abbe’sche Komparatorprinzip in allen drei Messachsen und ermöglich somit hochgenaue Messungen. Durch Nutzung des Antastsensors als Nullindikator wird der Messbereich des Sensors auf den Positionierbereich des Geräts ausgeweitet.Das System kann mit verschiedenen Antastsytemen ausgestattet und genutzt werden. Es stehen ein Fix-Fokussensor, ein Weißlichtinterferometer, ein Konfokalsensor, zwei AFM-Sensoren sowie ein 3-D-Tunnelstromtaster als Antastsensoren zur Verfügung. Es wird zusätzlich an weiteren Sensoren (taktile 3-D-Mikrotaster) gearbeitet, welche die Nutzungs- und Messmöglichkeiten erweitern sollen.
Spezifikationen:
| Messbereich: | 25 mm x 25 mm x 5 mm |
| Ortsauflösung der Positionierachsen: | < 0,1 nm |
Standort:
Messzentrum
Ansprechpartner:
Röntgen-Computertomografen
Der industrielle Röntgen-Computertomograf METROTOM 1500 der Firma Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH ermöglicht die Durchführung von komplexen Mess- und Prüfaufgaben an Kunststoff- und Metallbauteilen. Durch das große realisierbare Messvolumen und die leistungsstarke Röntgenquelle können auch größer dimensionierte Bauteile komplett erfasst werden. Gleichzeitig können auch innenliegende Strukturen, welche taktil oder optisch nicht zugänglich sind, gemessen werden. Ein in Sonderanfertigung implementierter Hexapod erlaubt neue innovative Messstrategien.
Spezifikationen:
| Maximaler Messbereich: | D = 305 mm; H = 260 mm (ohne Bildfelderweiterung)
D = 570 mm; H = 550 mm (mit Bildfelderweiterung) |
| Röhrenspannung, -leistung: | 30 kV bis 225 kV, 500 W |
| Quelle-Detektor-Abstand: | 1500 mm |
| Detektorauflösung: | 2048 Pixel x 2048 Pixel |
| Systemgenauigkeit MPE entsprechend VDI/VDE 2630 Blatt 1.3: |
|
Standort:
Messzentrum
Ansprechpartner:
Fotogrammetrie- und Streifenprojektionsmesssysteme
Das GFM TopoCam 500mobile ist ein mobiles Streifenprojektionsmesssystem mit Zwei-Kamera-Konfiguration, welches zur Prüfung flächiger Leichtbauteile geeignet ist. Dabei wird das Messobjekt unter einem Triangulationswinkel mit äquidistanten Streifen beleuchtet, wodurch eine Bestimmung der Topographie des Objekts durch das deformierte Muster erfolgen kann. Neben der Streifenposition liefern so auch deren Grauwerte Höheninformationen, woraus eine sehr hohe Auflösung hinsichtlich Oberflächengeometrieerfassung resultiert. Das Messgerät enthält einen Projektor LT 170 der Firma NEC Display Solutions, Ltd. mit einer maximalen Auflösung von 1600 Pixel x 1200 Pixel. Die beiden Kameras A631f der Firma Basler AG weisen jeweils eine Kameraauflösung von 1392 Pixel x 1040 Pixel auf. Durch den großen Messbereich des Systems können großflächige Bauteile erfasst werden.
Spezifikationen:
| Hersteller: | LMI Technologies (ehemals GFMesstechnik GmbH) |
| Messbereich: | 500 mm x 400 mm x 400 mm |
| Lat. Auflösung: | 266 µm |
| Ver. Auflösung: | 10 µm |
Standort:
Hauptstandort
Ansprechpartner:
Spezifikationen:
| Hersteller: | LMI Technologies (ehemals GFMesstechnik GmbH) |
| Messbereich: | 100 mm x 80 mm x 50 mm |
| Lat. Auflösung: | 48 µm |
| Ver. Auflösung: | 2 µm |
Standort:
Hauptstandort
Ansprechpartner:
Spezifikationen:
| Hersteller: | LMI Technologies (ehemals GFMesstechnik GmbH) |
| Messbereich: | 180 mm x 150 mm x 120 mm |
| Lat. Auflösung: | 90 µm |
| Ver. Auflösung: | 5 µm |
Standort:
Hauptstandort
Ansprechpartner:
MikroCAD ist die Produktlinie von LMI Technologies (ehemals GFMesstechnik GmbH) zur 3-D-Oberflächenmessung. Die Geräte sind für eine Vielzahl von Anwendungen wie der industriellen Fertigungsmesstechnik mit unterschiedlichen Messbereichen und Auflösungen verfügbar. Das System ist für die dreidimensionale Analyse von Oberflächenprofilen und Rauheiten bei Klein- und Mikroteilen mit hoher Messgeschwindigkeit und hoher Präzision konzipiert. Hierzu wird das Messverfahren der Streifenprojektion auf Mikrospiegelbasis verwendet. Die Oberfläche des Messobjektes wird innerhalb in kurzer Zeit als Punktewolke erfasst und kann in weiteren Schritten analysiert werden.
Der Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik besitzt die beiden Mikro-Streifenprojektionssysteme MikroCAD pico 1,0 und MikroCAD pico 0,3. Durch eine Kombination aller Sensoren ist es möglich, sehr feine Oberflächenstrukturen und -geometrien gemäß den Anforderungen an die Genauigkeit zu erfassen und auszuwerten. Die Messvolumina sind mit Größen von 13 mm x 10 mm x 3 mm bzw. 4 mm x 3 mm x 1 mm sehr gering, wodurch sich allerdings sehr hohe vertikalen Auflösungen von bis 1,0 µm bzw. 0,3 µm ergeben. Die lateralen Auflösungen sind bei den Messgeräten mit 17 µm bzw. 2,5 µm angegeben. Der Lehrstuhl besitzt mit jeweils mehreren Sensoren von beiden Gerätetypen eine ausreichende Anzahl von Systemen, um auch sehr komplexe Bauteile in sehr kurzer Zeit messen zu können.
Spezifikationen (MicroCAD 1,0):
| Hersteller: | LMI Technologies (ehemals GFMesstechnik GmbH) |
| Messbereich: | 12,4 mm x 7,9 mm x 4,4 mm |
| Lat. Auflösung: | 17 µm |
| Ver. Auflösung: | 1 µm |
Spezifikationen (MicroCAD 0,3):
| Hersteller: | LMI Technologies (ehemals GFMesstechnik GmbH) |
| Messbereich: | 4,4 mm x 2,8 mm x 1 mm |
| Lat. Auflösung: | 2,5 µm |
| Ver. Auflösung: | 0,3 µm |
Standort:
Hauptstandort
Ansprechpartner:
Spezifikationen:
| Hersteller: | GOM mbH |
| Messbereich: | 115 mm x 88 mm x 92 mm |
| Lat. Auflösung: | 75 µm |
| Ver. Auflösung: | 75 µm |
Standort:
Hauptstandort
Ansprechpartner:
Spezifikationen:
| Hersteller: | GOM mbH |
| Messbereich: | 195 mm x 143 mm x 158 mm |
| Lat. Auflösung: | 80 µm |
| Ver. Auflösung: | 80 µm |
Standort:
Hauptstandort
Ansprechpartner:
Sonstige Messgeräte
Spezifikationen:
| Messbereich in Autokollimation: |
|
| Brennweite: | 300 mm |
| Freie Apertur: | 30 mm |
| Beleuchtung: | LED bei 525 nm |
| Auflösung: | 0,03 arcsec |
| Wiederholbarkeit: | ±0,08 arcsec |
| Genauigkeit: | ±0,75 arcsec |
| Messfrequenz: | bis zu 160 Hz |
Standort:
Hauptstandort
Ansprechpartner:
Das faseroptische Distanzmesssystem FDM-1 der Firma fionec GmbH ermöglicht oberflächenunabhängige und ultrapräzise Messungen im Nanometerbereich. Das berührungslose Messprinzip beruht dabei auf einer kurzkohärenten Interferometrie und liefert dadurch absolute Messwerte. Dadurch können unterschiedlichste Materialien des Messobjekts wie Glas, Metall oder Kunststoff mit transparenten, spiegelnden oder matten Oberflächen erfasst werden. Zusätzlich ist ein faseroptischer, 2-fach Schalter integriert, welcher zum sequentiellen Abfragen von zwei Messsonden dient. Die Messwertstreuung liegt bei Punktmessungen in der Mitte des Messbereichs bei unter 10 nm.
Spezifikationen:
| Hersteller: | fionec GmbH |
| Messbereich: | 80 µm |
| Messwertstreuung | < 10 nm |
Standort:
Hauptstandort