Oberflächenmessung 2D/3D
Wir führen optische Oberflächenmessungen 2D/3D als Dienstleistung durch, um die Rauheit, die Welligkeit, die Form und spezielle Strukturen von Oberflächen zu charakterisieren. Durch unsere moderne Laborausstattung können alle Arten von Oberflächen und Materialien vermessen werden. Anschließend werden daraus die Profil-Kenngrößen 2D und Flächen-Kenngrößen 3D bestimmt. Da die optische Oberflächenmessung berührungslos arbeitet, können damit auch Oberflächen empfindlicher Materialien wie z.B. Kunststoffe gemessen werden.
Die Mikrostruktur einer Oberfläche bestimmen das Reibungs- und das Verschleißverhalten sowie die Dichteigenschaften und das optische Erscheinungsbild eines Bauteils. Dazu wird die Oberflächenmikrostruktur über geeignete Kenngrößen 2D/3D für Rauheit und Welligkeit der entsprechenden ISO Normen charakterisiert.
Wir messen gerne die Oberflächen Ihrer Bauteile und beraten Sie bei Bedarf bzgl. geeigneter Kennwerte zur Beschreibung von Oberflächen. Wir führen auch spezifische Strukturanalysen von Oberflächen zur Charakterisierung von Merkmalen durch wie z.B. Riefen, Texturen, Schlagstellen, Partikel, Poren. Diese Merkmale sind nur eingeschränkt durch die Kenngrößen der Normen beschreibbar.
Mikrostruktur einer Oberfläche
Kenngrößen 2D/3D
- ISO 4287: Pt, Ra, Rz, Rq, Rmr, Rmr, …
- ISO 13565-2: Rpk, Rk, Rvk, …
- ISO 25178-2: Sa, Sz, Sq, Sdq, Smr, Sdr, Str, …
- prEN ISO 21920-2
Materialien
- Metalle
- Kunststoffe
- Elastomere (Gummi)
- Keramik
- Glas
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Oberflächenmessungen.
3D-Strukturanalyse Oberfläche
Oberflächenrauheit messen
Die Rauheit einer Oberfläche kann mit optischen und mit taktilen Messgeräten bestimmt werden. Aus dieser Messung der Oberfläche werden anschließend die Kenngrößen zur quantitativen Beschreibung von Merkmalen berechnet.
Die optische Oberflächenmessung erfasst die Mikrostruktur einer Oberfläche berührungslos und dreidimensional. Aus dieser Messung können sowohl die die Profil-Kenngrößen 2D (z.B. Rz, Ra, Rq, Rmr) nach ISO4287/ISO13565 als auch die Flächen-Kenngrößen 3D (Sa, Sq, Sz, S10z, …) nach ISO 25178 bestimmt werden. Die Flächenkenngrößen beschreiben eine Oberflächen deutlich besser als die Profil-Kenngrößen, denn diese können nur zur Charakterisierung von periodischen (regelmäßigen) Oberflächenstrukturen verwendet werden, was aber leider oftmals nicht beachtet wird. Mit der optischen Messung können auch Rauheitsmessungen an Kugeln durchgeführt und deren Mikrostruktur und Form präzise erfasst werden. Da die optische Messung berührungslos arbeitet, lassen sich damit Oberflächenmessungen von empfindlichen Materialien (z.B. Gläser) und von weichen Materialien (z.B. Kunststoffe, Elastomere) durchführen. Bei optisch nicht zugänglichen Messstellen (z.B. Bohrungen) werden Negativabformungen der Oberfläche angefertigt und diese anschließend optisch vermessen.
Für mobile optische Oberflächen- und Rauheitsmessungen wird im Steinbeis-Transferzentrum ein Kohärenz-Scanning-Weißlichtinterferometer eingesetzt. Es handelt sich hierbei um ein spezielles optisches Oberflächenmessgerät, welches keine besonderen Maßnahmen zur Schwingungsisolierung benötigt.
Bei der taktilen Oberflächenmessung bzw. Rauheitsmessung wird die Oberfläche als Profilschnitt berührend erfasst und daraus die Profil-Kenngrößen 2D bestimmt.
Oberflächenmessung – Verfahren
Das Konfokalmikroskop eignet sich für die optische Oberflächenmessung von Materialien mit geringer Reflektion der Oberfläche. Damit kann die Oberflächenrauheit nahezu aller Materialien gemessen werden. Mit einem Konfokalmikroskop werden beispielsweise optische Rauheitsmessungen von Kunststoffoberflächen durchgeführt. Der Aufbau eines Konfokalmikroskops ist dem eines klassischen Mikroskops ähnlich. Durch ein Linsensystem wird ein Objekt vergrößert und auf einem Detektor abgebildet. Bei einem Konfokalmikroskop wird kurz vor dem Detektor, durch eine bündelnde Linse, ein Zwischenfokus erzeugt, in welchem sich eine sehr kleine Blende befindet. Als Lichtquelle dienen LEDs oder ein Laser.
Das Weißlichtinterferometer (WLI) wird hauptsächlich eingesetzt, um Oberflächen mit hoher Reflexion und geringer Rauheit zu messen. In der Ausführung als Ebenheitsmessgerät können auch größere Flächen direkt optisch gemessen werden. Bei einem WLI wird breitbandiges Licht im sichtbaren Bereich verwendet. Mathematisch lässt sich das abgestrahlte Bündel an Frequenzen als ein Wellenpaket mit einer mittleren Frequenz zusammenfassen. Das Wellenpaket wird in einem Strahlteiler in zwei gleichartige Portionen zerlegt. Ein Teil trifft im Referenzarm auf einen Spiegel und wird dort zurück reflektiert. Der andere Teil reflektiert auf der Objektoberfläche. Beide Pakete werden auf dem Rückweg wieder im Strahlteiler vereinigt. Sind die optischen Wege der beiden Teilstrahlen gleich, dann treffen sich die zuvor getrennten Wellenpakete wieder und können messbar interferieren.
Das Rasterkraftmikroskop (AFM) dient dazu die Oberflächenstrukturen im Submikrometerbereich zu messen. Die Rasterkraftmikroskopie erreicht die höchste Auflösung aller mikroskopischen Techniken. Die bei einem Rasterkraftmikroskop an einer Blattfeder befindliche Messnadel tastet die Oberfläche zeilenweise ab. Wenn die Messnadelspitze sich der Oberfläche nähert, erhöhen sich die atomaren Wechselwirkungskräfte zwischen Nadel und Oberfläche auf eine Größenordnung, die eine Auslenkung der Nadel verursacht und somit Strukturen im Nanometerbereich erfasst. Mit der Rasterkraftmikroskopie werden Oberflächenmessungen (AFM), Leitfähigkeitsmessungen (C-AFM) durchgeführt sowie hochgenaue Messungen der Adhäsionskräfte an der Oberfläche durch Kraft-Abstands-Kurven.
Messgeräte
- Konfokales Laser Scanning Mikroskop
- Konfokalmikroskop
- Weißlichtinterferometer (WLI)
- Mobiles Weißlichtinterferometer
- Optisches Ebenheitsmessgerät (WLI)
- Rasterkraftmikroskop (AFM)