Digitale Holographie in der Werkzeugmaschine

Dynamische Produktionsprozesse und kontinuierlich steigende Qualitätsanforderungen in der zerspanenden Fertigung stellen hohe Anforderungen an die Messtechnik. Die digitale Holographie erlaubt als interferometrisches Messverfahren eine schnelle und gleichzeitig sub-mikrometergenaue Höhenmessung von Oberflächen, ihr Einsatz in Produktionsumgebungen wird jedoch durch den Einfluss von Schwingungen als besonders kritisch bewertet. In dieser Arbeit wird das erste kabellose 3D-Messsysteme für die Werkzeugmaschine vorgestellt sowie die Möglichkeiten einer Inline-Prüfung bewertet: Die Analyse dynamischer Einflussfaktoren auf die Messdatenqualität bestätigt die Funktionsfähigkeit des Messsystems im Fräszentrum und zeigt die Grenzen und Chancen der Technologie auf. Mittels neu entwickelter Algorithmen können softwareseitig Störeinflüsse erkannt und kompensiert werden. Das Messfeld des vorgestellten Systems beträgt 20×20 mm² (mit >9 Mio. 3D-Punkten), die in weniger als 0,5 s aufgezeichnet werden können. Ein neu entwickeltes Fokuskriterium ermöglicht dabei selbst Höhenunterschiede von einigen Millimetern außerhalb der geometrischen Schärfentiefe des optischen Systems eindeutig aufzulösen. Neben der vollständigen internen Auswertung der Daten wird zusätzlich die kabellose Übertragung an eine externe Recheneinheit ermöglicht.

Tobias Seyler, geb. 1989, hat 2014 sein Diplom-Studium Maschinenbau und Verfahrenstechnik mit der Vertiefung Mechatronik an der TU Kaiserslautern abgeschlossen. Seit 2015 ist er als Entwicklungsingenieur am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik in Freiburug beschäftigt. Hier erarbeitete er die wissenschaftlichen Erkenntnisse der vorliegenden Promotion. Diese hat er 2020 an der TU Kaiserslautern abgeschlossen.