Fraunhofer ITWM

Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern unterstützt mit Computersimulationen technischer Vorgänge Unternehmen bei der Gestaltung und Optimierung von Produkten, Dienstleistungen, Kommunikations- und Arbeitsprozessen. Reale Modelle werden durch virtuelle Modelle ersetzt. Der Mathematik kommt bei der Gestaltung dieser virtuellen Welt eine fundamentale Rolle zu.

Mit der Integration der Abteilung »Materialcharakterisierung und –prüfung« werden am Fraunhofer ITWM nun auch messtechnische Dienstleistungen angeboten. Zum Einsatz kommen entweder auf Terahertz- und Millimeterwellen-Techniken oder verschiedene optische Verfahren.

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Arbeitsschwerpunkte im Bereich Bildverarbeitung

Oberflächeninspektion

In vielen Bereichen hängt die Qualität eines Produkts mit der Qualität seiner Oberfläche zusammen. Es ist nicht leicht, für alle verschiedenen Flächen ein allgemein gültiges Qualitätsmaß zu finden. Das Software-System MASC (Modular Algorithms for Surface Control) wurde entwickelt, um den vielfältigen Anwendungsbereichen gerecht zu werden. Es umfasst eine Vielzahl von einsatzbereiten Tools und Systemkomponenten. Die Komponenten sind in einer modularen Struktur angeordnet und bieten eine geeignete Basis für schnelle und flexible Lösungen für fast jede individuelle Aufgabenstellung im Bereich der Oberflächeninspektion.

Analyse und Modellierung von Mikro- und Nanostrukturen

Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist die Analyse und Modellierung von Mikro- und Nanostrukturen von Werkstoffen anhand von Bilddaten. Der Auftraggebende erhält ein 3D-Bild, eine geometrische Analyse, ein Modell und eine Simulation von Materialeigenschaften aus einer Hand. Die Software-Produkte der MAVI-Familie (MAVI - Modular Algorithms for Volume Images) sind spezialisiert auf die quantitative Analyse dreidimensionaler Bilder z. B. aus der Mikrocomputertomographie.

Zentrum Materialcharakterisierung und -prüfung

Als zweites ist die Abteilung »Materialcharakterisierung und -prüfung« mit den Schwerpunkten Terahertz- und Millimeterwellen-Technologien sowie optischer Messtechnik beim Fraunhofer-Geschäftsbereich Vision vertreten.

Abteilung Materialcharakterisierung und -prüfung

Optische Terahertz-Messtechnik

Die Gruppe entwirft und baut hauptsächlich schlüsselfertige Terahertz-Zeitbereichssysteme zur Erzeugung, Detektion sowie Analyse breitbandiger Terahertz-Strahlung. Das Einsatzspektrum reicht von robotermontierten Schichtdicken-Messsystemen über hochortsauflösende Spektroskopie bis zur Messtechnik für die ultraschnelle Elektronik, bei der extrem schnelle elektro-optische Wandler und ultraschnelle Optik kombiniert werden.

Elektronische Terahertz-Messtechnik

Ein weiterer Themenschwerpunkt der Abteilung »Materialcharakterisierung und -prüfung« ist die elektronische Terahertz-Messtechnik. Hier wird insbesondere der untere Terahertz-Spektralbereich zwischen 0,1 THz und 1 THz adressiert. In diesem Teilbereich des Spektrums ermöglicht die gute Eindringtiefe der Messsignale in dielektrische Materialien, wie Keramik, Textilien, Kunststoffe oder Glasfaserverbundwerkstoffe, nicht nur akkurate Dickenmessungen an Mehrschichtsystemen mit Gesamtdicken bis zu einigen Dezimetern, angrenzend an die Schichtdickenmesssysteme auf Basis der optischen Terahertz-Technologie, sondern eignet sich auch zur bildgebenden Terahertz-Prüfung.

Optische Messtechnik

Unter diesem Stichwort vereinigen sich die Aktivitäten außerhalb des Terahertz-Spektralbereichs. Der Schwerpunkt der Aktivitäten liegt in der Anwendung folgender Methoden:

• Optische Kohärenztomographie (OCT, optical coherence tomography)
• Hyperspektrale Bildgebung
• Spektroskopie (UV – VIS - NIR – SWIR, LIBS)

Diese Techniken werden vor allem für Dickenmessung an metallischen oder semi-transparenten Schichten und zur Identifizierung von Substanzen eingesetzt.

TeraTec – Anwendungszentrum Terahertz-Technik

Das Anwendungszentrum für Terahertz-Technik stellt Kunden aus Industrie und Forschung die Expertise der Fraunhofer-Experten der Abteilung »Materialcharakterisierung und -prüfung« zur Verfügung.

Anwendungszentrum Terahertz-Technik

Berührungslose Prüfung

• Schichtdicken – Auflösung von Mehrfachschichten möglich
• Feuchtigkeit
• Fremdkörper
• Verborgene Strukturen
• Delaminationen
• Klebverbindungen
• Inhomogenitäten
• Inspektion von verpackten und unverpackten Objekten

Zerstörungsfreie Materialcharakterisierung

• Reinheitsgrad
• Mischungsverhältnisse
• Konformation
• Polymorphie
• Isomere
• Unterscheidung zwischen amorphen und kristallinen Strukturen
• Ladungsträgermobilität und -konzentration in Halbleitern