Messtechnik Volle Kontrolle in der laufenden Produktion

Fraunhofer-Forscher haben das Verfahren der digitalen Holografie aus dem Labor in die Produktionshalle geholt. Damit soll eine Qualitätsüberprüfung aller Bauteile in Sekundenschnelle bereits während der Fertigung möglich werden

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Fraunhofer-Gesellschaft z.För. d. angewandten Forschung e.V.

Fraunhofer-Institut für Physikalische Meßtechnik IPM

Die Fehlertoleranz der Kundschaft wird immer niedriger. Infolgedessen wachsen die Anforderungen an die Fertigung. Um diesen gerecht zu werden, muss es für Unternehmen möglich werden, jedes einzelne Bauteil auf kleinste Defekte zu überprüfen – und das aus Effizienzgründen idealerweise bereits während der Produktion. Forschern des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik (IPM) ist es nach eigener Aussage gelungen, das bereits bekannte Prüfverfahren der digitalen Holografie produktionstauglich zu gestalten. Damit wollen sie eine vollflächige Prüfung aller Teile im Sekundentakt möglich machen.

„System kompensiert Störeinflüsse wie Erschütterungen“

„Wir konnten alle Nachteile der digitalen Holografie beseitigen: Unser System kann zentimetergroße raue Objekte in Sekundenbruchteilen mikrometergenau erfassen und kompensiert dabei Störeinflüsse wie Erschütterungen“, erklärt Dr. Tobias Beckmann, der das Projekt gemeinsam mit Dr. Markus Fratz am Fraunhofer-IPM leitet, die Entwicklung. Bisher sei die digitale Holografie zwar grundsätzlich dazu geeignet gewesen, herauszufinden, ob Bauteile fehlerfrei und maßhaltig sind, jedoch sei die Methode langsam und erschütterungsempfindlich gewesen. Da sie damit nicht in Produktionsumgebungen integrierbar war, konnten bislang maximal Stichproben untersucht werden.

Das soll sich nun ändern: Anstelle der Untersuchung von Stichproben soll nun die Überprüfung aller Teile auf Maßhaltigkeit und winzigste Fehler im Produktionstakt treten. Dazu mussten die Wissenschaftler einige Anpassungen an der Methode vornehmen.

Laserstrahlen verschiedener Wellenlänge und intelligente Algorithmen

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. Zudem mussten sie die Algorithmen zur Auswertung verändern. Die Forscher haben die Rechenschritte so parallelisiert, dass sie die komplette Leistung einer High-End-Grafikkarte ausnutzen. Dadurch soll das System so schnell werden, 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“, ist sich Dr. Alexander Bertz, Gruppenleiter am Fraunhofer-IPM, sicher. Diese Schnelligkeit wiederum mache es robust und vergleichsweise unempfindlich gegen Störeinflüsse wie Erschütterungen. Das Prinzip vergleicht Bertz mit der Fotografie: „Je kürzer die Belichtungszeit, desto weniger verwackelt das Bild.“

System bereits in Produktion integriert

Beim mittelständischen Unternehmen Werner Gießler ist das System bereits in die Produktion integriert. Der Hersteller von Komponenten für Dieseleinspritzanlagen bekam von seinem Kunden Bosch den Auftrag, statt 6,5 Mio. Bauteilen pro Jahr künftig 10 Mio. zu liefern – und zwar ohne ein einziges Fehlteil. Mit den bis dahin durchgeführten Sichtprüfungen war nicht die nötige Sicherheit gegeben. „Mithilfe der digitalen Holografie konnten wir den Auftrag annehmen und unseren Kunden zufriedenstellen“, resümiert Geschäftsführer Thomas Gießler. Er ist sich sicher: „Firmen, die nicht gelernt haben, die Qualität ihrer Teile zu prüfen, gibt es bald nicht mehr.“

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