Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Holographische Messtechnik im Produktionstakt

30.05.2017

Die Fehlertoleranz in der Automobilproduktion wird zusehends kleiner. Zulieferer stellte das bislang vor ein Problem: Es mangelt an Methoden, Mikrodefekte in der laufenden Fertigung zu erkennen. Bisher ist Sichtkontrolle das Mittel der Wahl, das jedoch für die linienintegrierte Messungen während der Herstellung ungeeignet ist. Mit der Entwicklung der produktionstauglichen digitalen Holographie beenden Forscher des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg dieses Dilemma. Die digitale Holographie ermöglicht die vollflächige Prüfung aller Teile – und das im Sekundentakt.

Manchmal zählt jeder tausendstel Millimeter – etwa bei Bauteilen für die Automobil- oder Luftfahrtindustrie. Um herauszufinden, ob das einzelne Bauteil auch fehlerfrei und maßhaltig ist, eignet sich grundsätzlich die digitale Holographie.


Das System kann zentimetergroße raue Objekte in Sekundenbruchteilen mikrometergenau erfassen – auch unter Störeinflüssen wie Erschütterungen.

© Fraunhofer

Allerdings war diese Methode bisher erschütterungsempfindlich und langsam. Für Produktionsumgebungen war sie daher nicht geeignet und es konnten bislang nur Stichproben untersucht werden.

Schnelle robuste Ergebnisse

Drei Forscher des Fraunhofer IPM – Dr. Markus Fratz, Dr. Alexander Bertz und Dr. Tobias Beckmann – haben das Verfahren der digitalen Holographie nun aus dem Labor in die Produktion geholt. »Wir konnten alle Nachteile beseitigen und haben damit erstmals ein System entwickelt, das eine Hundertprozent-Kontrolle in der Produktion erlaubt«, freut sich Beckmann, der das Projekt gemeinsam mit Fratz leitet.

»Unser System kann zentimetergroße raue Objekte in Sekundenbruchteilen mikrometergenau erfassen und kompensiert dabei Störeinflüsse wie Erschütterungen.«

Es ermöglicht somit erstmalig Messungen während der laufenden Produktion. Statt also wie bisher nur Stichproben zu nehmen, lässt sich nun jedes einzelne Teil auf Maßhaltigkeit und gleichzeitig auf winzigste Fehler überprüfen. Die Aufgabe, die die drei Forscher dabei 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 Fratz.

Laserwellen verschiedener Wellenlängen und intelligente Algorithmen

Doch wie ist den Forschern das gelungen? Statt den Gegenstand mit Laserlicht nur einer einzigen Wellenlänge interferometrisch zu vermessen, beleuchten sie ihn nacheinander mit Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge und verrechnen die entstehenden Bilder miteinander. Ein weiterer Clou liegt in den Algorithmen zur Auswertung. Die Forscher haben die Rechenschritte so parallelisiert, dass sie die komplette Leistung einer High-End-Grafikkarte ausnutzen. Dadurch ist das System so schnell, dass es innerhalb von Sekundenbruchteilen Gegenstände auf den Mikrometer genau vermessen kann.

»Für hochgenaue dreidimensionale Messungen ist unser System das weltweit schnellste, das am Markt verfügbar ist«, freut sich Bertz, Gruppenleiter am Fraunhofer IPM. Diese Schnelligkeit wiederum macht das System robust und vergleichsweise unempfindlich gegen Störeinflüsse wie Erschütterungen. Das ist ähnlich wie beim Fotografieren: Je kürzer die Belichtungszeit, desto weniger verwackelt das Bild.

Produktion ohne Risiko

Für die Werner Gießler GmbH – einen Mittelständler, der Komponenten für Dieseleinspritzanlagen herstellt – war das Verfahren eine Art Rettung. Das Unternehmen bekam von seinem Kunden Bosch den Auftrag, statt 6,5 Millionen Bauteilen pro Jahr künftig 10 Millionen zu liefern, und zwar ohne ein einziges Fehlteil. Mit der bisherigen Sichtprüfung war das ein Ding der Unmöglichkeit. Doch mithilfe der digitalen Holographie konnte der Mittelständler den Auftrag annehmen.

»Ich bin nicht risikofreudig genug, um auf diese Technologie zu verzichten«, fasst der Geschäftsführer Thomas Gießler zusammen. »Denn Firmen, die nicht gelernt haben, die Qualität ihrer Teile zu prüfen, gibt es bald nicht mehr.« Das System ist bereits in die Produktion integriert.

Für die Entwicklung der produktionstauglichen digitalen Holographie erhalten Dr. Markus Fratz, Dr. Alexander Bertz und Dr. Tobias Beckmann den diesjährigen Joseph-von-Fraunhofer-Preis. Die Jury begründet die Preisvergabe unter anderem mit »der herausragenden wissenschaftlichen Arbeit und der erstmaligen Darstellung der Industrietauglichkeit des Verfahrens«.

Weitere Informationen:

https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2017/juni/holographische...

Holger Kock | Fraunhofer Forschung Kompakt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Künstliche Intelligenz bestimmt die Lebens- und Arbeitswelt von morgen
22.02.2019 | FZI Forschungszentrum Informatik

nachricht Diamanten, die besten Freunde der Quantenwissenschaft - Quantenzustand in Diamanten gemessen
21.02.2019 | Universität Ulm

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Jet/Hüllen-Rätsel in Gravitationswellenereignis gelöst

Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Astronomen des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie hat Radioteleskope auf fünf Kontinenten miteinander verknüpft, um das Vorhandensein eines stark gebündelten Materiestrahls, eines sogenannten Jets zu beweisen, der vom Überrest des bisher einzigen bekannten Gravitationswellenereignisses ausgeht, bei dem zwei Neutronensterne miteinander verschmolzen. Bei den Beobachtungen im weltweiten Netzwerk spielte das 100-m-Radioteleskop in Effelsberg eine wichtige Rolle.

Im August 2017 wurde zum ersten Mal die Verschmelzung zweier sehr kompakter Sternüberreste, sogenannter Neutronensterne, beobachtet, deren vorhergehende...

Im Focus: (Re)solving the jet/cocoon riddle of a gravitational wave event

An international research team including astronomers from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has combined radio telescopes from five continents to prove the existence of a narrow stream of material, a so-called jet, emerging from the only gravitational wave event involving two neutron stars observed so far. With its high sensitivity and excellent performance, the 100-m radio telescope in Effelsberg played an important role in the observations.

In August 2017, two neutron stars were observed colliding, producing gravitational waves that were detected by the American LIGO and European Virgo detectors....

Im Focus: Materialdesign in 3D: vom Molekül bis zur Makrostruktur

Mit additiven Verfahren wie dem 3D-Druck lässt sich nahezu jede beliebige Struktur umsetzen – sogar im Nanobereich. Diese können, je nach verwendeter „Tinte“, die unterschiedlichsten Funktionen erfüllen: von hybriden optischen Chips bis zu Biogerüsten für Zellgewebe. Im gemeinsamen Exzellenzcluster „3D Matter Made to Order” wollen Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Heidelberg die dreidimensionale additive Fertigung auf die nächste Stufe heben: Ziel ist die Entwicklung neuer Technologien, die einen flexiblen, digitalen Druck ermöglichen, der mit Tischgeräten Strukturen von der molekularen bis zur makroskopischen Ebene umsetzen kann.

„Der 3D-Druck bietet gerade im Mikro- und Nanobereich enorme Möglichkeiten. Die Herausforderungen, um diese zu erschließen, sind jedoch ebenso gewaltig“, sagt...

Im Focus: Diamanten, die besten Freunde der Quantenwissenschaft - Quantenzustand in Diamanten gemessen

Mithilfe von Kunstdiamanten gelang einem internationalen Forscherteam ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung Hightech-Anwendung von Quantentechnologie: Erstmals konnten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen den Quantenzustand eines einzelnen Qubits in Diamanten elektrisch zu messen. Ein Qubit gilt als die Grundeinheit der Quanteninformation. Die Ergebnisse der Studie, die von der Universität Ulm koordiniert wurde, erschienen jüngst in der renommierten Fachzeitschrift Science.

Die Quantentechnologie gilt als die Technologie der Zukunft. Die wesentlichen Bausteine für Quantengeräte sind Qubits, die viel mehr Informationen verarbeiten...

Im Focus: Wasser ist homogener als gedacht

Um die bekannten Anomalien in Wasser zu erklären, gehen manche Forscher davon aus, dass Wasser auch bei Umgebungsbedingungen aus einer Mischung von zwei Phasen besteht. Neue röntgenspektroskopische Analysen an BESSY II, der ESRF und der Swiss Light Source zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Bei Raumtemperatur und normalem Druck bilden die Wassermoleküle ein fluktuierendes Netz mit durchschnittlich je 1,74 ± 2.1% Donator- und Akzeptor-Wasserstoffbrückenbindungen pro Molekül, die eine tetrahedrische Koordination zwischen nächsten Nachbarn ermöglichen.

Wasser ist das „Element“ des Lebens, die meisten biologischen Prozesse sind auf Wasser angewiesen. Dennoch gibt Wasser noch immer Rätsel auf. So dehnt es sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Mobile World Congress: Bundesamt für Strahlenschutz rät zu Handys mit geringem SAR-Wert

22.02.2019 | Veranstaltungen

Unendliche Weiten: Geophysiker nehmen den Weltraum ins Visier

21.02.2019 | Veranstaltungen

Tagung rund um zuverlässige Verbindungen

20.02.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Der Zeit atomarer Vorgänge auf der Spur

22.02.2019 | Physik Astronomie

Wie Korallenlarven sesshaft werden

22.02.2019 | Biowissenschaften Chemie

Ökologische Holz-Hybridbauweisen für den Geschossbau

22.02.2019 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics