Bohrlochinspektion für Bauteile mit kleinstem Durchmesser

Mikrosonde in Düsenbohrung
© Fraunhofer IPT

Mikrosonde in Düsenbohrung (Ø = 400 μm)

In der Fertigungsmesstechnik werden taktile Messsysteme, welche immer noch Stand der Technik für die Prüfung von Oberflächentopographien sind, zunehmend durch optische Messsysteme ergänzt oder sogar ersetzt. Gleichzeitig ermöglichen moderne Produktionstechnologien die Fertigung von immer kleineren und fragileren Strukturen, welche in Bezug auf Auflösung und Genauigkeit eine Herausforderung an heutige Messsysteme stellen. In diesem Punkt hat die optische Messtechnik viele Vorteile gegenüber taktilen Messsystemen. Darüber hinaus ist deren Einsatz wegen möglicher Deformationen oder Beschädigungen der Oberfläche oft gar nicht erst möglich. Für die Rundheitsmessung in kleinen Bohrungen besteht die zusätzliche Schwierigkeit, dass die meisten optischen und taktilen Messsonden nicht genügend miniaturisiert werden können. In diesem Zusammenhang zeichnen sich faseroptische Sensoren durch exzellente optische Eigenschaften bei gleichzeitig geringer Baugröße aus.

Das Fraunhofer IPT hat ein faseroptisches Rundheitsmesssystem entwickelt. Das Messprinzip basiert auf der kurzkohärenten Interferometrie und ermöglicht hochgenaue Rundheitsmessungen för Bohrlöcher und Kavitäten bis zu 500 μm Durchmesser. Die Besonderheit des Systems ist in der miniaturisierten Messsonde mit integrierter Strahlformung zu sehen, welche durch Nutzung der Vorzüge der Lichtwellenleitertechnik einen Durchmesser von unter 200 μm erreichen kann (Bild 1).

Auswertung der Rundheitsabweichung
© Fraunhofer IPT

Auswertung der Rundheitsabweichung einer 400 μm-Bohrung (radiale Skalierung: 2 μm pro Teilung)

Die Auswertung erfolgt mit einer interferometrischen Empfängereinheit, welche eine stabile Signalverarbeitung und Messfrequenzen im kHz-Bereich gewährleistet. Rundheitsabweichungen lassen sich bis in den sub-μm-Bereich auflösen (Bild 2). Durch den modularen Aufbau lässt sich das System in bestehende Produktionsanlagen integrieren und kann dadurch eine 100-Prozent-Prüfung ermöglichen.

Mögliche Anwendungsgebiete der Mikrosonden sind neben der industriellen Rundheitsprüfung z. B. von Einspritzdüsen und Mikrobohrlöchern auch die optische Kohärenztomographie (OCT).