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Metrologie in der Wägetechnik

Arbeitsgruppe 1.15

Profil

Die Arbeitsgruppe 1.15 „Metrologie in der Wägetechnik“ entwickelt zwei Verfahren zur Weitergabe der SI‑Einheit Kilogramm.

 

  •  Aufbau einer „Planck-Waage“ nach dem Kibble-Prinzip. Nach der angestrebten Neudefinition des Internationalen Einheitensystems (SI), ermöglicht die Waage das Kilogramm über die Planck Konstante h zu realisieren. Der kontinuierliche Wägebereich liegt zwischen 1 mg und 1 kg.


  • Aufbau einer Infrastruktur zur Fertigung und Weitergabe von 1 kg Massenormalen aus monokristallinem natürlichem Silizium für die Industrie (Si-kg). Die Siliziumkugeln haben Formabweichungen < 80 nm und Rauheiten < 0,5 nm. Besonders die einfache Handhabung, Langzeitstabilität sowie das reproduzierbare Reinigungsergebnis zeichnet die Kugeln aus.

 

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Forschung/Entwicklung

Projekt „Planck-Waage– Eine selbstkalibrierende Präzisionswaage für den industriellen Einsatz

In einem Kooperationsprojekt zwischen der PTB und der TU Ilmenau wird eine Waage nach dem Kibble-Prinzip entwickelt. Es erlaubt Gewichtsstücke in einem kontinuierlichen Wägebereich von 1 mg bis 1 kg zu kalibrieren. Die Rückführung der Massebestimmung, nach dem Prinzip der Elektromagnetischen Kraftkompensation (EMK), erfolgt nicht durch Vergleich mit kalibrierten Gewichtsstücken. Stattdessen werden die elektrischen Messgrößen auf das Planck’sche‑Wirkungsquantum h rückgeführt, welches nach der Neudefinition der SI-Einheiten die Einheit Kilogramm definiert. Daher der Name „Planck-Waage“. Um die Waage interessanter für die Industrie zu machen und einen schnellen Entwicklungsfortschritt zu erreichen, soll so weit wie möglich auf Standardkomponenten, etwa kommerziell verfügbare EMK-Wägezellen, zurückgegriffen werden. Durch einen modularen Aufbau können einzelne Komponenten leicht ausgetauscht und so die Waage an unterschiedliche Anforderungen und finanzielle Mittel des Anwenders angepasst werden. Deshalb werden im Projekt zwei Waagen entwickelt. Die erste, mit der Bezeichnung PB2, soll eine relative Messunsicherheit erzielen, die es ermöglicht Gewichte der Klasse E2 (nach OIML R-111) zu kalibrieren. Diese wird dabei einen kontinuierlichen Wägebereich von 1 mg bis 100 g abdecken. Die zweite Waage, mit der Bezeichnung PB1, hingegen, soll über den Bereich von 1 mg bis 1 kg Gewichtsstücke der Klasse E1 kalibrieren können.

Das Projekt wird unter der Fördermaßnahme VIP+ vom BMBF gefördert. Projektträger ist die VDI/VDE Innovation + Technik GmbH.

 

Ansprechpartner:

Dr. Christian Rothleitner
Telefon: (0531) 592 1131
E-Mail: christian.rothleitner(at)ptb.de

Ludwig Günther
Telefon: (0531) 592 1132
E-Mail: ludwig.guenther(at)ptb.de

Laufzeit: Jan. 2017 – Dez. 2019

Projekt „Si-kg

Mit der Neudefinition der SI-Einheit kg eng verbunden, ist die Notwendigkeit der industriegerechten Weitergabe dieser Einheit mittels Massenormalen. Aufgrund seiner Materialeigenschaften, Robustheit und einfachen Handhabung ist Silizium, im Vergleich zu anderen in Frage kommenden Materialen besonders gut geeignet. An der PTB wurden Verfahren zu Herstellung, Handhabung, Lagerung, Transport, Reinigung und metrologischer Bewertung dieser Prüfkörper entwickelt und untersucht. Dieses messtechnische Know-How soll im vom BMWI geförderten Projekt „Si-kg“ in Kooperation mit Industriepartnern erprobt und weiterentwickelt werden. Ziel ist es, die Verfahren einer breiteren Nutzung zuzuführen, die Kompetenz und Wettbewerbsfähigkeit der beteiligten KMU zu stärken sowie die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie über die zeitnahe Verfügbarkeit der neuartigen Prüfkörper zu sichern.

 

Ansprechpartnerin: Katharina Lehrmann
Telefon: (0531) 592 1187
E-Mail: katharina.bauer(at)ptb.de (wird bald geändert...)

 

Laufzeit: Nov. 2016 – Mai 2019

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