Nanometrologie kommt in die Werkhalle
Die Lieferung eines Produkts in Übereinstimmung mit dem Entwurf des Ingenieurs erfordert sorgfältige Überwachung und Kontrolle sowohl des Werkstücks als auch der wichtigsten mechanischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine. Aber obwohl Parameter wie etwa Topografie, Morphologie, Rauheit, Adhäsion sowie Mikro- und Nanohärte von entscheidender Bedeutung sind, stehen bislang keine flexiblen und zuverlässigen Technologien zur Verfügung, um sie während der Produktion linear überwachen zu können. Das von der EU finanzierte Projekt AIM4NP (Automated in-line metrology for nanoscale production) hat maßgebliche Schritte zur Behebung der Situation und zur Gewährleistung schneller Entwicklungszyklen und der Ressourceneffizienz unternommen. Unter Ausnutzung von Nanotechnologiemessverfahren (Metrologie) und neuartigen Steuerungsmethoden stellten die Wissenschaftler eine Roboter-Metrologieplattform mit Nanometerauflösung großer Probestücke in einem industriellen Umfeld zur Verfügung. In Abhängigkeit von den Anforderungen kann die neu entwickelte AIM4NP-Metrologieplattform entweder an einem Roboterarm oder an einem feststehenden Rahmen befestigt werden. Auf ihr können verschiedene Messköpfe untergebracht und Messungen mit sechs Freiheitsgraden durchgeführt werden. Im Einzelnen beinhaltet das System ein Rasterkraftmikroskop für hochaufgelöste Bildgebung, ein taktiles Messinstrument und ein Weißlichtinterferometer für optische Messungen mit geringerer Auflösung. Diese einander ergänzenden Messköpfe sind auf der Plattform montiert, deren Relativposition zum Werkstück durch eine Steuereinheit und einen optischen Nachführungsaktor mit sechs Freiheitsgraden aktiv stabilisiert ist. Dadurch wird die Kompensation von Schwingungsstörungen gestattet, die typischerweise in industriellen Umgebungen vorhanden sind. Mit Hilfe der AIM4NP-Robotermesstechnik wird man dank optimierter Produktionsparameter voraussichtlich die Produktionskosten um einiges senken können. Auf diese Weise wird die Produktqualität bei reduzierten Material- und Energieverlusten verbessert werden. Zudem werden die Wartungs- und Reparaturkosten dank einer besseren Überwachung der Ausrüstung selbst reduziert. Endergebnis ist eine wesentliche Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit für die EU-Hightech-Industrie an der Spitze der Ausrüstungslieferanten für hochpräzise Großserienfertigung.
Schlüsselbegriffe
Nanometrologie, Nanobereich, Nanoskala, Werkstücke, Ausrüstung, Maschinen, AIM4NP, Metrologieplattform, Messtechnikplattform
