Bildgebende Verfahren für die Qualitätskontrolle

Bildgebende Inline-Oberflächenanalytik

Oberflächeneigenschaften von Halbzeugen und Bauteilen in der Produktion sind für die spätere Funktion des Bauteils oder für die Durchführung von Folgeprozessen in der Produktion wesentlich. In der Produktion werden deswegen immer mehr Oberflächeneigenschaften geprüft. Fraunhofer IPM bietet kundenspezifische Systeme für die Oberflächenprüfung in der Produktionslinie an. Systeme für die Prüfung folgender Eigenschaften werden realisiert:

  • Vorhandensein und Qualität von Beschichtungen (Material, Dicke u.a.)
  • Oberflächenreinheit (filmische und partikuläre Verunreinigungen)
  • Defekte auf Oberflächen

Ein wichtiger Gesichtspunkt beim Aufbau dieser Prüfmethoden ist der Umstand, dass die Prüfung in aller Regel große Flächen an der Oberfläche abdecken muss oder sogar das ganze Bauteil oder Halbzeug erfassen muss. So muss die Oberflächenreinheit in der Regel auf dem ganzen Bauteil eine bestimmte Qualität erreichen, um zum Beispiel beim folgenden Bearbeitungsschritt auf der gesamten Oberfläche eine qualitativ hochwertige Lackierung zu gewährleisten.

Einen Schwerpunkt der Arbeiten bei Fraunhofer IPM bilden daher die bildgebenden Methoden, mit denen ganze Flächen schnell auf bestimmte Eigenschaften geprüft werden können. Hierfür eignen sich optische Verfahren sehr gut, da sie nicht nur die Bildgebung ermöglichen, sondern auch berührungslos und schnell arbeiten.
Aktuell stehen folgende Verfahren zur Verfügung; weitere kundenspezifische Neuentwicklungen führen wir auf Anfrage durch.

Bildgebende Fluoreszenzmesstechnik

Mit den Systemen F-Scanner und F-Camera ist es möglich, Bilder zu erzeugen, die die Verteilung der Eigenfluoreszenz an der Oberfläche darstellen. Filmische Verunreinigungen, die aus fluoreszierenden organischen Stoffen bestehen, werden auf diese Weise sehr präzise erkannt. Ihre Verteilung wird in einem Bild sehr anschaulich wiedergegeben. Auch die Dicke und Vollständigkeit von transparenten, organischen Beschichtungen wird ortsauflösend geprüft.

Bilderfassung mit anwendungsspezifischer Beleuchtung

Das System F-Camera bietet außerdem die Möglichkeit, mit angepassten Beleuchtungs- und Detektionsanordnungen Kontraste zu erzeugen und damit Oberflächenstrukturen und Defekte sichtbar zu machen, die mit konventionellen Anordnungen nicht erkannt werden.

Bildgebende Infrarot-Messtechnik

Im kurzwelligen Infrarot, dem Teil des Lichtspektrums zwischen 900 bis 1700 nm Wellenlänge, findet man Kontraste bestimmter Materialien, die im sichtbaren Spektralbereich nicht möglich sind. So ist zum Bespiel in einem Teil dieses Wellenlängenbereiches Wasser stark absorbierend. Auf diese Weise können Wasserreste und Feuchtigkeit auf Oberflächen erkannt werden. Andererseits sind z. B. manche gefärbte Kunststoff-Bauteile transparent, so dass man Strukturen und Defekte im Inneren dieser Bauteile erkennen kann.

Laserinduzierte Plasma-Spektroskopie

Bei diesem Verfahren wird durch Bestrahlung der Oberfläche mit einem intensiven Laserimpuls Material von der Oberfläche in ein sogenanntes Plasma überführt. Das Leuchten dieses Plasmas gibt Auskunft über die Materialzusammensetzung. Um die Vorteile der Bildgebung für die Qualitätssicherung weiter zu erschließen, arbeitet Fraunhofer IPM daran, dieses punktmessende und bisher nur im Analyselabor eingesetzte Verfahren in der Produktionslinie einzusetzen.