Technologieangebote

Polarisationsgoniometer zur Detektion von 3D-Strukturen

Anwendungsbereiche

  • Optische Geometriemessgeräte
  • Qualitätskontrolle, z.B. Schnittkantenauswertung beim Laserschneiden
  • Wafer-Manufacturing
  • Drahtauftragsschweißen
  • Schweißnahtkontrolle

Kurzfassung

Neuartiges, hochauflösendes Polarisationsmessgerät zur Vermessung von 3D-Geometrien, basierend auf Nutzung von Wärmestrahlung des Bearbeitungsprozesses.

Hintergrund

Die hochauflösende Betrachtung von infrarotabstrahlenden Oberflächen wird in vielen Bereichen benötigt, z.B. bei der Qualitätskontrolle von Metallbearbeitungs-vorgängen. Wenn dazu eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit herrscht, sind optische Verfahren mit hohen Framerates gefragt.

Problemstellung

Bei der Laserbearbeitung, vor allem dem Laserschneiden, korreliert die Schnittqualität mit der Dicke des zu bearbeitenden Blechs. Die Qualität der Schnittkante wird hauptsächlich durch die absorbierte Intensität und den Schmelzfluss beeinflusst. Für die Verbesserung des Prozesses ist die Kenntnis der sich sehr schnell verändernden Oberflächengeometrie notwendig.

Lösung

Zu diesem Zweck wurde am Institut für Strahlwerkzeuge der Universität Stuttgart ein Polarisationsgoniometer entwickelt, das die dreidimensionale Geometrie der Oberfläche des Werkstückes auf Basis der Polarisation der Wärmestrahlung abtastet und rekonstruiert. Der Aufbau des Messgeräts besteht aus einer eigens entwickelten Optik, die mit einer Hochgeschwindigkeitskamera kombiniert wird. Um einen komplexen Brechungsindex für die Messung anzunehmen, ist ein auf die Materialeigenschaften angepasster Bandpassfilter integriert. So können die Schneidfronten mit bis zu 75.000 fps ausgewertet werden. Das Polarisationsgoniometer ist für alle Anwendungen geeignet, bei denen das Werkstück Wärmestrahlung emittiert und hohe Auflösungen benötigt werden.

Abbildung 1: Polarisationsoptik des Goniometers [M.Sawannia, Insitut für Strahlenwerkzeuge, Universität Stuttgart]
Abbildung 1: Polarisationsoptik des Goniometers [M.Sawannia, Insitut für Strahlenwerkzeuge, Universität Stuttgart]

Publikationen und Verweise

Michael Sawannia, Peter Berger, Michael Jarwitz, Rudolf Weber, and Thomas Graf, "Thermal emission-based geometry determination of hot surfaces generated during laser material processing", ICALEO 2018, 603 (2018) https://doi.org/10.2351/7.0004014

M. Sawannia, P. Berger, M. Jarwitz, R. Weber, und T. Graf, „Determination of the 3D-Geometry of Cutting Fronts with High Temporal Resolution“, gehalten auf der LiM, Lasers in Manufacturing, München, Bayern, Deutschland, 2019

Michael Sawannia et al 2021 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1135 012013, “Determination of the geometry of laser-cutting fronts with high spatial and temporal resolution”

Exposé
Kontakt
Benjamin Schilling, M.Sc.
Technologie-Lizenz-Büro (TLB)
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe
Telefon + 49 721 / 790 040
schilling(at)tlb.de | www.tlb.de
Entwicklungsstand
TRL8 - System ist komplett und qualifiziert
Patentsituation
EP 2 618 958 A1 (DE, FR, GB) validiert
Referenznummer
10/064TLB
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.