ProFFluss - Produktionsbegleitende Formerfassung an flüssigkeitsbenetzten Metalloberflächen

In der Qualitätssicherung von sicherheitsrelevanten Mikrobauteilen, beispielsweise Ventile oder Einspritzdüsen, wird eine 100% Prüfung der Geometrie von Funktionsflächen benötigt, da Fehler an den Funktionsflächen zu einem Gesamtausfall einer kompletten Baugruppe führen können. Hierzu muss das Messsystem neben hoher Präzision und einer hohen Taktrate gleichzeitig sehr robust gegenüber Umwelteinflüssen wie mechanischen Schwingungen sein.

Die Hersteller von Mikrobauteilen beschränken sich zurzeit häufig auf die Erhebung von Stichproben im taktilen Verfahren. Im Bereich der optischen Formerfassung finden sich insbesondere die Weißlichtinterferometrie, die Musterprojektion oder Mikrostreifenprojektion, die konfokale Mikroskopie oder auch holografische Ansätze. Wobei die Musterprojektion oder Mikrostreifenprojektion und die holografischen Systeme zum Teil bereits mit den Produktionstakten Schritt halten können und eine Möglichkeit zur 100% Prüfung bilden. Die Funktionsprüfung, z.B. auf Dichtigkeit, findet jedoch weiterhin meist erst in den fertig montierten Baugruppen statt und es kann zu einem großen Verlust in der Wertschöpfungskette der Produktion kommen.

Eine wesentliche Herausforderung an ein Messsystem stellt die nicht homogene Benetzung der Bauteile mit Konservierungs- oder Schmiermitteln wie Öl oder Wachs dar. Die Formerfassung in einem holografischen Messsystem basiert auf der Bestimmung der optischen Weglängenunterschiede zwischen der Objekt- und Referenzwelle.  Durch die Anwesenheit eines Ölfilms wird ein Teil des Lichtes direkt an diesem reflektiert, der andere Teil wird erst an der Bauteiloberfläche reflektiert und durchläuft somit den Ölfilm mit einer unbekannten Dicke d2. Die gemessene Weglänge hängt somit auch von der unbekannten Form der Grenzfläche ab, was zu einer Fehlinterpretation bezüglich der Form des Bauteils führen kann. Es kommt folglich entweder zu einer Erhöhung der Pseudoausschussrate, oder es werden defekte Bauteile nicht erkannt.

Das technologische Ziel dieses Projektes ist daher die Entwicklung eines digital-holografisches Messverfahrens, dass die oben genannten Anforderungen erfüllt und darüber hinaus die Formerfassung an inhomogen benetzten Bauteilen ermöglicht. Das Messverfahren basiert auf der gleichzeitigen Aufzeichnung von vier digitalen Hologrammen. Deren gemeinsame Auswertung erlaubt die fehlerfreie Formbestimmung sowohl der Bauteiloberfläche als auch der darauf befindlichen Flüssigkeit durch Lösen eines inversen Problems. Im Rahmen des Vorhabens sollen sowohl die Messanordnung als auch die zugehörige Auswertemethoden entwickelt werden.