Fraunhofer-Verbund Light & Surfaces
Die Bildverarbeitung bietet durch die heute verfügbaren Hochgeschwindigkeits-Kameras eine Vielzahl von schnellen Analysemöglichkeiten für die Bauteilprüfung und Prozessmesstechnik. Für Anwendungen in der Laserbearbeitung lassen sich diese bildgebenden Hochgeschwindigkeitssysteme in den Strahlengang von Laserbearbeitungsanlagen integrieren und mit hardware-basierter Bildverarbeitung mit kognitiven Verfahren robuste, eineindeutige Prozessüberwachungs- und Regelungsergebnisse erzielen. Mit einer schnellen Auswertung der Messergebnisse ist für viele Fertigungsaufgaben eine Steigerung von Produktivität möglich. Insbesondere für schnelle schmelzdynamische Vorgänge beim Schweißen, Beschichten, Schneiden und Abtragen entwickeln das Fraunhofer ILT und das Fraunhofer IWS hochintegrierte Messsysteme für die Prozessmesstechnik.
Oft ermöglicht erst eine ultraschnelle Bildverarbeitung, dass bestimmte Anforderungen bzgl. Produktionstakt, Prüflingsbewegung, Merkmalsvielfalt etc. erfüllt werden können. Exemplarisch seien hier die am Fraunhofer IPM entwickelte digital-holographische Dichtflächenprüfung mit 10 Mio. ausgewerteten 3D-Punkten/s und die 100-Prozent-Prüfung von Drahtoberflächen auf Mikrodefekte bei Vorschubgeschwindigkeiten von bis zu 30 m/s zu nennen.
Da viele funktionale Beschichtungen, aber auch Verunreinigungen, eine charakteristische Eigenfluoreszenz aufweisen, können diese insbesondere auf Metall, das nicht fluoresziert, durch Fluoreszenzanalyse detektiert werden. Neben der reinen Detektion organischer Verunreinigungen auf Oberflächen ist die Auswertung der Spektren sehr aufschlussreich, da viele der in der Produktion zu untersuchenden Stoffe aufgrund ihrer charakteristischen Spektren identifizierbar sind.
Für die Auswertung der Messdaten verfügen die Institute des Fraunhofer-Verbunds Light & Surfaces über langjährige Kompetenzen auf dem Gebiet der Charakterisierung von Oberflächen und Schichtsystemen. Dies beinhaltet die Analyse von Nano- und Mikrostrukturen sowie optischer und funktionaler Eigenschaften. Dazu steht ein umfassender Pool an Mess- und Auswertetools zur Verfügung.
Für spezielle Aufgaben entwickeln die Institute besondere Messsysteme, um bestimmte Funktionen in-situ während der Fertigung bestimmen zu können. So hat das Fraunhofer IWS beispielsweise das laserakustische Messsystem LAwave zur Charakterisierung von Schichten und Oberflächen entwickelt, mit dem folgende Anwendungsbeispiele adressiert werden können:
Messung von E-Modul und Schichtdicke ultradünner und dünner Schichten
Bestimmung der Porosität und Defektdichte in thermisch gespritzten Schichten
Störtiefenbestimmung an Halbleiter-Wafern nach Sägen, Schleifen und Polieren
Härtetiefenbestimmung an gehärteten Bauteilen
Neben der Entwicklung der genannten Messtechniken verfügen die Institute des Fraunhofer-Verbunds Light & Surfaces über ein breites Portfolio an Kalibrierungsroutinen und systemtechnischen Lösungen zur Integration der Messtechniken in kundenspezifische Fertigungslinien.