Oberflächenmessung 2D/3D
Die Oberflächenmessung 2D/3D dient dazu die Rauheit, die Welligkeit und die Ebenheit von Oberflächen zu bestimmen. Wir führen als Steinbeis-Transferzentum Messungen von Oberflächen mit optischen Messgeräten als Dienstleistung durch. Unsere Leistungen umfassen dabei auch Sonderauswertungen von Strukturmerkmalen und deren Ausprägung. Aus den Messungen der Oberflächen ermitteln wir normkonform die Oberflächenkennwerte 2D/3D zur quantitativen Charakterisierung von Oberflächenmerkmalen.
Wir arbeiten auf der wissenschaftlichen Basis einer Hochschule und verbinden dies mit der Handlungskompetenz eines Industrieunternehmens.
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Oberfläche
Rauheit und
Welligkeit
Form-
abweichungen
Spezielle
Strukturen
Die Oberfläche ist das entscheidende Element eines Bauteils, denn damit wird das funktionale Verhalten bzgl. Reibung, Verschleiß, Dichtheit, Tragfähigkeit und Einlaufverhalten bestimmt. Neben den vielfach bekannten Rauheitswerten mittlere Rautiefe Rz und Rauheit Ra bieten die Normen eine umfangreiche Auswahl an Kennwerten 2D (ISO 4287, ISO 13565) und Oberflächenparameter 3D (ISO 25178) zur gezielten Charakterisierung von Oberflächenmerkmalen an.
Oberfläche messen
(Rauheit, Welligkeit, Ebenheit)
Die Messung der Rauheit und Welligkeit von Oberflächen erfolgt entweder durch taktile oder durch optische Messverfahren. Bei der taktilen Profilmessung wird die Oberflächenrauheit als zweidimensionales Profil (Tastschnitt) erfasst und hieraus die 2D-Rauheitswerte (Rz, Ra, Rq, Rmr, Rpk, …) berechnet. Die Genauigkeit der taktilen Messung reicht jedoch wegen des Radius der Tastnadel oftmals nicht aus, um alle Mikrostrukturen zu erfassen. Weiteren wird mit einer Linienmessung nur sein sehr kleiner Teil der Oberfläche erfasst, der oftmals nicht repräsentativ ist. Zudem ist die harte Diamantspitze nicht geeignet, um empfindliche Materialien wie z.B. Kunststoffe zu vermessen. Bei diesen sinkt die Tastspitze in das Material ein und verfälscht das Messergebnis.
Bei der optischen Oberflächenmessung wird die Oberfläche berührungslos mit einem feinen Lichtstrahl abgetastet. Durch die dreidimensionale Messung der Oberflächenstruktur werden alle Merkmale vollständig erfasst und es gehen keine Informationen, wie bei der 2D-Profilmessung, verloren. Die 3D-Messung erfolgt mit optischen Messgeräten (z.B. Konfokalmikroskop, Weißlichtinterferometer). Diese erfassen alle Mikrostrukturen mit hoher Genauigkeit und damit sind auch Oberflächen von weichen oder empfindlichen Materialien messbar ohne diese zu verändern oder zu beschädigen. Aus dieser Messung werden 3D-Oberflächenparameter (Sa, Sq, Sz, S10z, …) sowie 2D-Rauheits- und Welligkeitskennwerte bestimmt. Bei optisch nicht zugänglichen Messstellen werden Negativabformungen der Oberfläche angefertigt und diese anschließend vermessen.
Mit einem Weißlichtinterferometer als optisches Messgerät lässt sich auch die Ebenheit von Oberflächen mit höherer Genauigkeit als mit einer Koordinatenmessmaschine bestimmen. Das optische Messprinzip erreicht eine sehr hohe Genauigkeit mit bis zu 0.1 µm absolut über das gesamte Messfeld.
Kennwerte 2D/3D
- ISO 4287: Pt, Ra, Rz, Rq, Rmr, Rdc, Wt, …
- ISO 13565-2: Rpk, Rk, Rvk, …
- ISO 25178-2: Sa, Sz, Sq, Sdq, Smr, Sdr, Str, …
- ISO 12181-1: RONt
- ISO 12781-1: FLTt
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Oberflächenmessungen 2D/3D.
Rasterkraftmikroskopie
Mit der Rasterkraftmikroskopie (AFM) werden Oberflächenstrukturen mit der höchsten Auflösung aller mikroskopischen Techniken äußerst präzise gemessen. Die bei einem Rasterkraftmikroskop an einer Blattfeder befindliche Messnadel rastert die Oberfläche zeilenweise ab, i.d.R. ohne diese dabei zu berühren. 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. Mit der Rasterkraftmikroskopie werden Oberflächenmessungen (AFM), Leitfähigkeitsmessungen (C-AFM) durchgeführt sowie die Adhäsionsneigung und der E-Modul an der Bauteiloberfläche durch Kraft-Abstands-Kurven ermittelt.
Strukturanalysen
Die Oberflächenmikrostrukturen bestimmen das Dichtverhalten und Schmierverhalten. Dazu werden beispielsweise Texturen (Riefen, Furchen), Pickel und Poren der Oberfläche bzgl. Ausprägung und Richtung analysiert. Wenn möglich, werden diese Merkmale durch die Parameter aus den internationalen Normen quantitativ beschrieben. Jedoch ist das nicht immer möglich, so dass wir für diese Fälle die speziellen Merkmale durch sogenannte Strukturanalysen bewerten.
