3D-Charakterisierung

3D-Charakterisierung von Mikrokugeln mit Nanometerpräzision

Ansprechpartner

Prof. Eberhard Manske
Fachgebiet Fertigungs- und Präzisionsmesstechnik

Telefon: +49 3677 69-5050
e-mail:   eberhard.manske@tu-ilmenau.de

Förderinformation

Projektträger: DFG

Förderkennzeichen: MA 2497/12-1

beteiligte Fachgebiete: Fertigungs- und Präzesionsmesstechnik

Laufzeit: 01.07.2018 - 30.06.2021

Projektinformation

Eberhard Manske
Simulierte AFM-Messung einer Mikrokugel mittels Nanomessmaschine zur Charakterisierung des mittleren Radius und der Rundheit

Die Bedeutung von Mikrobauteilen insbesondere der Mikrosystemtechnik mit komplexen Geometrien für verschiedenste industrielle Produkte der unterschiedlichsten Branchen, vom Automotive-Bereich über Live Science-Anwendungen, Medizin, Energie und Telekommunikation steigt immer mehr. Die immer bessere Beherrschung der Mikro-/ Nano-Messtechnik ist dabei von großer Bedeutung. Gerade für die Anwendung bei komplexen und immer kleineren Mikrobauteilen, beispielsweise verbunden mit High-Aspekt-Ratio-Geometrien und Messunsicherheiten deutlich unter 0,1 µm ist die taktile  3D-Mikro-/Nanomesstechnik unverzichtbar und stellt nach wie vor eine enorme Herausforderung dar. Auch wissenschaftlich  muss man hier von beträchtlichen Forschungsdefiziten sprechen. In den etzten Jahren wurden eine ganze Reihe von 3D-Mikrotastern für die Mikro- und Nanokoordinatenmesstechnik entwickelt. Weitergehende Ansätze gehen bereits zur parallelen Messung von batchbasierten Mikrostrukturen mittels taktilen Tasterarrays. Die Entwicklung von aktiv schwingenden Tastern wurde vorgestellt. Ein "Ultra precision tactile probe" wird von der Firma IBS angeboten. Bei aller Verbesserung der messtechnischen Eigenschaften von Mikrotastern (Auflösung, Reproduzierbarkeit im Bereich weniger Nanometer) stellt die hochgenaue Fertigung von Kugeln bzw. die hochgenaue Ermitttlung  der kompletten Kugelgeometrie ein großes Problem dar. Gegenwärtig sind Mikrokugeln höchstens mit der Genauigkeitsklasse Grade 3 (DIN 5401) bestellbar, also mit Durchmesserabweichungen bis 0,8 µm bei gleichzeitiger Rundheitsabweichung von 80 nm. Es ist international kein Herstelller bekannt der Grade 2 oder Grade 1-Kugeln bestellen kann (Grade 2: < ± (0,5 ± 0,05) µm bzw. Grade 1: < ± (0,25 ± 0,025) µm) herstellen kann. Für diese Anforderungen liegen schlechthin keine industriell geeigneten Messverfahren vor.