Defekterkennung in transparenten Materialien mit Optischer Kohärenztomographie

Die tomographische Bildgebung innerer Strukturen ist eine wichtige messtechnische Methode, um halb-transparente Stoffe und Materialien zu charakterisieren und zu analysieren. Bei vielen Anwendungen müssen oberflächennahe Strukturen bis zu 3 mm Tiefe untersucht werden, etwa Folien-Strukturen in der Produktion. Etablierte nicht-invasive, tomographische Bildgebungsverfahren wie die Sonographie oder die Magnetresonanztomographie (MRT) stoßen bei feinen Strukturen an die Grenzen ihrer Auflösungsfähigkeit, so dass dünne Schichtstrukturen und Details im Mikrometerbereich nicht dargestellt werden können. Das Verfahren der Optischen Kohärenztomographie (OCT) erlaubt hingegen eine nicht-invasive und zerstörungsfreie Aufnahme von Querschnittsbildern halb-transparenter Materialien. Durch den Einsatz nahinfraroter Spektren lassen sich Eindringtiefen bis zu mehreren Millimetern erzielen. Bereits seit Mitte der 90er Jahre werden OCT-Systeme im medizinischen Bereich, besonders in der Ophthalmologie und Dermatologie zur frühzeitigen Diagnostik von Krankheiten eingesetzt.

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT hat ein vollautomatisches OCT-Messsystem zur Defekterkennung in transparenten Materialien für den industriellen Einsatz entwickelt. Mit dem System können Defekte und Inhomogenitäten in Proben, insbesondere unterhalb der Oberfläche, detektiert und automatisch charakterisiert werden.

Durch die Kombination der OCT-Technologie mit einem automatisierten Achsensystem ist es möglich, unterschiedliche Positionen des Messobjekts anzufahren mit gleichzeitig variierender Höhe und automatisierter Fokussierung.

Besonders für die Realisierung von Konzepten zur »Null-Fehler-Produktion« ist es entscheidend, frühzeitig in der Prozesskette Qualitätsabweichungen zu detektieren und zu charakterisieren. Durch den Ansatz der Vollautomatisierung der OCT-Technologie können dünnschichtige semi-transparente Materialien bereits im Fertigungsprozess zerstörungsfrei analysiert werden. Der faseroptische Aufbau erlaubt zudem einen flexiblen Einsatz der Technologie auch in chemisch aggressiven Umgebungen. Dabei kann eine sehr hohe Auflösung in der tomographischen Bildgebung von einigen Mikrometern erreicht werden.

OCT-Systeme können in folgenden Branchen zum Einsatz kommen:

• Druckindustrie
• Folien- und Filmindustrie
• Präzisionswalzen
• Optikindustrie
• Medizintechnik
• Biotechnologie