Oberflächenmesstechnik in der PTB
Die Oberflächen von technischen Geräten und Bauteilen, die z.B. durch Drehen, Fräsen oder Schleifen hergestellt wurden, bestimmen in zunehmendem Maße ihre Performance. Gleichzeitig ist „die Oberfläche“ etwas, für das es nicht die eine, einfache Definition gibt. Je nach Abmessungen des untersuchten Objekts kann sich eine Oberfläche über mehrere Meter erstrecken, wie z.B. bei großen Schiffen oder aber es können auch einige wenige Atome ausreichen, um die Oberfläche zu bilden und deren Funktion zu bestimmen.
Das Verständnis der Funktion von Oberflächen und ihre messtechnische Erfassung macht deshalb eine skalenübergreifende Herangehensweise erforderlich. Die PTB hat ein institutsweites Kooperationsnetzwerk etabliert, in dem die verschiedenen Kompetenzen und Aktivitäten auf dem Gebiet der Oberflächenmesstechnik gebündelt und koordiniert werden.
Auf den folgenden Seiten werden Informationen zu Oberflächen und Oberflächenmesstechnik bereitgestellt, die laufenden Forschungsaktivitäten, Kooperations- und Kalibrierangebote vorgestellt und Wege und Links zu den Fachgruppen und Expertinnen und Experten aufgelistet.
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Nachrichten
Neuer Leitfaden für optische flächenhafte Rauheitsmessung verfügbar
Die PTB hat gemeinsam mit europäischen Partnern einen Leitfaden für optische flächenhafte Rauheitsmessungen und die erreichbare Messunsicherheit entwickelt. Der Leitfaden ist online auf der Webseite des EU-Projektes TracOptic verfügbar. Es ist geplant, daraus im VDI/VDE-GMA FA 4.22 „Oberflächen-Messtechnik im Mikro- und Nanometerbereich“ eine Richtlinie für optische flächenhafte Rauheitsmessungen zu entwickeln. Ein erstes virtuelles Treffen Interessierter findet am 7. November 2024 statt. Bei Interesse wenden Sie sich bitte an Thorsten Dziomba (thorsten.dziomba(at)ptb.de, +49 (0)531/592-5122).
Helmholtz-Veranstaltung 2023: NanoScale 2023 vom 10. bis 12. Oktober 2023 in Helsinki
Nach 4-jähriger Pandemie-bedingter Pause fand im Oktober 2023 wieder die NanoScale statt, diesmal im modernen Veranstaltungszentrum Technopolis Ruoholahti in Helsinki, Finnland. Mit 106 Teilnehmenden aus 24 Ländern erfuhr die 9. Auflage der NanoScale auch dieses Mal großen Zuspruch und übertraf die – nach der Pandemie etwas vorsichtigen – Erwartungen des Organisationsteams deutlich. Viele Tagungsgäste zeigten sich erfreut, nach der Pandemie endlich wieder ihre Kolleginnen und Kollegen aus Europa und aller Welt persönlich treffen und sich mit ihnen austauschen zu können. Neben Gästen aus 15 europäischen Ländern konnten wir u. a. auch Expertinnen und Experten aus Australien (NMIA), Japan (NMIJ), USA (NIST), Korea (KRISS), Taiwan (ITRI) und Südafrika (NMISA) begrüßen.
Organisiert wurde die NanoScale 2023, die auch als dauerhaftes EURAMET-Projekt 1342 unter Leitung von Uwe Brand läuft, durch ein lokales Team um Virpi Korpelainen vom finnischen Metrologie-Institut VTT MIKES gemeinsam mit dem PTB-Team um Thorsten Dziomba (PTB 5.1) mit Unterstützung durch den Helmholtz-Fonds. Die Auswahl der Vorträge erfolgte durch ein 12-köpfiges International Scientific Committee. Insgesamt wurden 31 Vorträge und 52 Poster präsentiert.
Die Konferenz-Proceedings werden als virtuelle Special Section in Measurement Science and Technology (MST) veröffentlicht. Die ersten Artikel sind bereits zur Veröffentlichung angenommen worden und sind dort verlinkt. Weitere Artikel werden im Laufe des Sommers 2024 ergänzt, sobald sie ihre Peer-Review abgeschlossen haben.
Neues Tastspitzenprüfnormal entwickelt
In Zusammenarbeit mit dem Fachbereich 5.2 Dimensionelle Nanometrologie wurde ein Siliziumnormal mit rechteckförmigen Rillen und sehr scharfen Kanten zur Messung des Spitzenradius von Tastspitzen entwickelt. Spitzenradius und Spitzenform können über die Einsinktiefe der Spitzen bei der Messung der unterschiedlich breiten Rillen oder über die direkte Abbildung der Spitzen an den Kanten des Tastspitzenprüfnormals bestimmt werden.
Aufgaben
Der Fachbereich Oberflächenmesstechnik betreibt industrienahe Forschung und Entwicklung zu taktilen und optischen Oberflächentexturmessverfahren mit dem Ziel, zukünftig auch optische Messmikroskope für Rauheitsmessungen einsetzen zu können. Darüber hinaus werden neue Kalibriernormale auf Basis von Siliziumkristallen und neue Messverfahren mit Hilfe von Mikro-Elektro-Mechanischen Systemen (MEMS) entwickelt.
Der Fachbereich ist zuständig für die Kalibrierung
- von Raunormalen und Tiefeneinstellnormalen bis 5 mm Tiefe
- der Schichtdicke
- von Härtevergleichsplatten und
- der Biegesteifigkeit von AFM-Cantilevern und von Referenzfedern
Der Fachbereich
- beteiligt sich an der Erarbeitung von Normen und Richtlinien für die Oberflächenmesstechnik, sowohl auf internationaler Ebene im ISO/TC 213 und bei der IMEKO als auch in nationalen Gremien des DIN, VDI und DKD
- betreibt und unterstützt die Entwicklung von Normalen und Prüfkörpern im Bereich der Oberflächenmesstechnik, d.h. für taktile-, optische- und rasterkraftmikroskopische Verfahren sowie für die Härte- und Schichtdickenmesstechnik
- ist aktiv im Bereich der Forschung und Entwicklung neuer Messgeräte und Messverfahren sowie Algorithmen zur Analyse von Daten und der Modellierung von Messverfahren.
Forschung
- Monoatomare Stufenhöhennormale
Verfahrensprozess und Messmöglichkeiten an monoatomaren Stufen auf ansonsten atomar glatten Si-Oberflächen.
- Optische Rauheitsmesstechnik
Entwicklung von Richtlinien für die Konfiguration von optischen Oberflächenmessgeräten für die Messung von Rauheit
- Taktile Mikro-Elektro-Mechanische Systeme (MEMS)
Entwicklung von Messverfahren für die Messung der dynamischen mechanischen Eigenschaften von Oberflächen.
- Softwareentwicklung zur Rauheitskenngrößenbestimmung
- Entwicklung von Software zur Bestimmung von Rauheitskenngrößen aus Oberflächenmessungen.
ArbeitsgruppenArbeitsgruppen
5.15 : Organisationsänderung
Bisherige AG 5.15 ist jetzt in AG 5.14 integriert
Die bisherige Arbeitsgruppe 5.15 Kalibrierung von Rauheitskenngrößen ist mit ihren Tätigkeiten und Aufgaben zum 1. Januar 2023 in die Arbeitsgruppe 5.14 unter Leitung von Dr. Sai Gao integriert worden. Ansprechpartner bleiben für Kalibrierungen Thorsten Dziomba und für die PTB-Referenzsoftware RPTB (https://www.ptb.de/rptb) Dr. Dorothee Hüser.