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Fertigungskette von Si-Kugeln und interferometrische Bestimmung des Kugelvolumens

Ein neuartiger 3D-Prüfkörper für Koordinatenmessgeräte

22.12.2020

Für die Einmessung von Koordinatenmessgeräten (KMG) haben sich Kugelplatten und Kugelleisten etabliert. Um mit diesen Normalen ein KMG für eine bestimmte Messaufgabe einzustellen, müssen diese immer wieder in unterschiedlichen Stellungen im Messvolumen aufgestellt und gemessen werden. Im ZIM-Projekt ModulaNo wurde ein neuartiges Normal entwickelt, um in einem anwendungsbezogenen Teilvolumen des KMG dieses Verfahren zu vereinfachen und die Messunsicherheit möglichst zu verringern. Der Projektpartner, die QS-Grimm GmbH, hat dafür ein geometrisches Normal aus einer Industriekeramik entwickelt, welches bei Abmessungen von 0,8 m x 0,8 m x 0,3 m eine Vielzahl von 2D- und 3D-Kugelabständen verkörpert. Die Industriekeramik, aus dem das Normal gefertigt ist, hat einen Temperaturausdehnungskoeffizienten von ungefähr 2 ∙ 10-6 K-1 und wurde von Kyocera hergestellt.


Bild 1: Foto des Keramik-Normals. Zu erkennen sind die verschieden hohen Aufbauten mit den darauf angebrachten Kugeln.

In Zukunft soll durch das gezielte Messen von Teilbereichen dieses Normals das verwendete KMG in einem Teilvolumen aufgabespezifisch überprüft und eingemessen werden, wodurch die aufgewendete Zeit für diese Einmessung insgesamt verringert wird. Durch ein automatisches Wechselsystem beim Projektpartner soll das Normal zwischen einzelnen Messaufgaben und über Nacht in das KMG eingesetzt und gemessen werden. Durch diese häufige Überprüfung des KMG soll die Messunsicherheit verringert werden. Erste Tests des Keramik-Normals haben gezeigt, dass eine Optimierung seiner Lagerung notwendig ist. Durch die Größe und das hohe Eigengewicht des Normals kam es zu unerwartet starken Verformungen des Normals. Mithilfe von FEM-Simulationen und weiteren Tests soll nun diese Lagerung optimiert werden.

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