Hochgeschwindigkeitsmikrotaster für die Messung von Strukturen mit großem Aspektverhältnis
Die Messung von Rauigkeiten innenliegender Strukturen wird mit Hilfe von speziellen Messtastern durchgeführt. Bei sehr kleinen Bauteilen, z. B. Dieseleinspritzdüsen, welche dazu noch ein großes Verhältnis von Länge zu Durchmesser aufweisen, können herkömmliche Taster nicht verwendet werden. Eine Überprüfung der Bauteilgüte kann somit nur stichprobenartig durch eine zerstörende Prüfung erfolgen.
Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) hat zusammen mit der TU Braunschweig einen Silizium-Mikrotaster für die Oberflächenmessung innenliegender Strukturen mit einem Durchmesser von 80 µm entwickelt. Diese biegebalkenbasierten Mikrotaster würden sich erstmals in solch kleinen Bohrungen für die Bestimmung von Rauigkeitsparametern und Kantenradien verwenden lassen. Mit seinen kleinen Siliziumtastspitzen (Radien < 50 nm) werden Auflösungen erreicht, wie sie bisher nur mit Hilfe sehr teurer Rasterkraftmikroskope erzielbar sind, die zur mechanischen Abtastung von Oberflächen und der Messung atomarer Kräfte auf der Nanometerskala entwickelt wurden. Neben der geringen Größe ist auch die Masse der Mikrotaster mit wenigen Mikrogramm so klein, dass zukünftig ungewöhnlich hohe Messgeschwindigkeiten und damit sehr kurze Messzeiten möglich sein werden.
Ziel des Vorhabens ist es, die entwickelten Messtaster in Bezug auf Messgenauigkeit, Stabilität und Messgeschwindigkeit zu validieren und darüber hinaus ein automatisierbares, möglichst einfach zu handhabendes Überprüfungswerkzeug bereitzustellen, mit dem der Verschleiß der Tastspitze jederzeit kontrolliert werden kann. Auf diese Weise soll eine Rückführung der gemessenen Rauheitsmesswerte auf internationale Normen sichergestellt werden. Zur Verwertung ist eine Vergabe von Lizenzen vorgesehen.