Skip to main content
main-content

02.06.2017 | Produktionsqualität | Im Fokus | Onlineartikel

Holographische Messtechnik für die Produktion

Autor:
Dieter Beste
3 Min. Lesedauer

Bauteile sollen fehlerfrei sein. Aber es mangelt an Methoden, um etwa in der Massenfertigung Mikrodefekte zu erkennen. Forscher haben jetzt die Holographie für den rauen Alltag der Produktion fit machen können.

Fast alle industriell gefertigten Güter werden mehr oder weniger intensiv sichtgeprüft. "Früher geschah das vor allem durch Personal, das entweder speziell damit betraut und hierfür geschult war und durch Hinsehen prüfte, oder das Sichtprüfen war eine Nebenaufgabe, die ein Werker parallel zu seinen sonstigen Tätigkeiten miterledigte", erinnern die Springer-Autoren Jürgen Beyerer, Fernando Puente León und Christian Frese in ihrer Einleitung zu "Automatische Sichtprüfung". Seit den siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts hätten sich jedoch auf Bildgewinnung basierende automatische Sichtprüfsysteme in der Industrie immer mehr etabliert.

Empfehlung der Redaktion

2015 | Buch

Fertigungsmesstechnik

Praxisorientierte Grundlagen, moderne Messverfahren

Die Vorzüge: Von den Handmessmitteln bis zur Mikromesstechnik, die optische Mess- und Rauheitsmesstechnik sowie relevante Teile des QM werden mit aussagekräftigen Bildern praxisnah dargestellt – ein ausführliches Normenverzeichnis lässt schnell gü


Sichtkontrolle ist das Mittel der Wahl, jedoch eine Methode, die bei der Detektion von Mikrodefekten in der laufenden Fertigung an Grenzen stößt. Um herauszufinden, ob das einzelne Bauteil fehlerfrei und maßhaltig ist, eignet sich grundsätzlich die digitale Holographie. Allerdings war diese Methode bisher erschütterungsempfindlich und langsam. Für Produktionsumgebungen war sie somit nicht geeignet; mit ihr konnten nur Stichproben untersucht werden.

Aus dem Labor in die Produktion

Drei Forschern des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik (IPM) in Freiburg gelang es nun, die digitale Holographie aus dem Labor in die Produktion zu holen. "Wir konnten alle Nachteile beseitigen und haben damit erstmals ein System entwickelt, das eine Hundertprozent-Kontrolle in der Produktion erlaubt", freuen sich die Entwickler Markus Fratz, Alexander Bertz und Tobias Beckmann. "Unser System kann zentimetergroße raue Objekte in Sekundenbruchteilen mikrometergenau erfassen und kompensiert dabei Störeinflüsse wie Erschütterungen." Es ermögliche somit erstmalig Messungen während der laufenden Produktion.

Die Aufgabe, die die Forscher lösten, war alles andere als einfach. "Die Fehlersuche ist in etwa so, als wolle man aus 300 Metern Höhe die 3D-Form eines 25 Meter hohen Fußballstadions so genau vermessen, dass man den Fußabdruck eines Babys im Rasen findet – und das in Sekundenbruchteilen und auch dann, wenn das Stadion durch ein leichtes Erdbeben erschüttert wird", verdeutlicht Markus Fratz die messtechnische Herausforderung.

Unterschiedliche Wellenlängen und intelligente Algorithmen

Statt einen Gegenstand mit Laserlicht nur einer einzigen Wellenlänge interferometrisch zu vermessen, beleuchteten die IPM-Wissenschaftler nacheinander mit Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge und verrechnten die entstehenden Bilder miteinander. Ein weiterer Clou liege in den Algorithmen zur Auswertung, heißt es in einer Mitteilung des Instituts. Die Forscher haben die Rechenschritte so parallelisiert, dass sie die komplette Leistung einer High-End-Grafikkarte ausnutzen. Dadurch sei das System so schnell, dass es innerhalb von Sekundenbruchteilen Gegenstände auf den Mikrometer genau vermessen könne. "Für hochgenaue dreidimensionale Messungen ist unser System das weltweit schnellste, das am Markt verfügbar ist", sagt Alexander Bertz, Gruppenleiter am IPM. Diese Schnelligkeit wiederum mache das System robust und vergleichsweise unempfindlich gegen Störeinflüsse wie Erschütterungen. Ähnlich dem Fotografieren: Je kürzer die Belichtungszeit, desto weniger verwackelt das Bild.

Produktion ohne Risiko

Für die Werner Gießler GmbH, die Komponenten für Dieseleinspritzanlagen herstellt, war die Anwendung des neuen Verfahrens eine Art Rettung: Das Unternehmen hatte von seinem Kunden Bosch den Auftrag bekommen, statt 6,5 Millionen Bauteilen pro Jahr künftig 10 Millionen zu liefern, und zwar ohne ein einziges Fehlteil. "Ich bin nicht risikofreudig genug, um auf diese Technologie zu verzichten", kommentiert Geschäftsführer Thomas Gießler, "denn Firmen, die nicht gelernt haben, die Qualität ihrer Teile zu prüfen, gibt es bald nicht mehr." Das neue Holographie-System hat Gießler inzwischen in die Produktion integriert. Für dessen Entwicklung zur Produktionstauglichkeit erhalten Markus Fratz, Alexander Bertz und Tobias Beckmann den diesjährigen Joseph-von-Fraunhofer-Preis.


Weiterführende Themen

Die Hintergründe zu diesem Inhalt

Das könnte Sie auch interessieren

26.02.2014 | Automatisierung | Im Fokus | Onlineartikel

Automatische Sichtprüfung mit Mikroskopen

29.11.2016 | Optische Technologien | Im Fokus | Onlineartikel

Messtechnische Licht(ein)blicke

25.05.2017 | Mikro- + Nanofertigung | Nachricht | Onlineartikel

Produktion im Nanometerbereich

Premium Partner

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen. 

    Bildnachweise