Fraunhofer-Gesellschaft
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Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik
© Fraunhofer ITWM
Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM

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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 des Zentrums für 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.

Bildverarbeitung

Ein Kernakteur des Fraunhofer ITWM im Fraunhofer-Geschäftsbereich Vision ist die Abteilung »Bildverarbeitung«.

Abteilung Bildverarbeitung

 

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 Kunde 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 zweiter Akteur ist das Zentrum 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 des Zentrums für 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 zum Beispiel 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 des Zentrums für 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