O–INSPECT蔡司三坐標測量機在硅膠行業(yè)應(yīng)用

訪問德國微小產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用中心 (AMP)

外科醫(yī)生使用的儀器越來越小，汽車制造業(yè)使用的噴嘴直徑也只有幾十微米。這種小型化的趨勢方興未艾。在柏林新建的微生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用中心(AMP)，研究人員致力于為各行各業(yè)的客戶開發(fā)微細零件和結(jié)構(gòu)件。蔡司的7臺測量機在他們的研究過程中大顯身手、各展奇能。

蔡司三坐標工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域正在進入更小的規(guī)模尺寸。因此，2011年底微生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用中心應(yīng)運而生。新大樓是柏林生產(chǎn)技術(shù)中心(PTZ)的一部分，里面有兩所學(xué)院：Fraunhofer生產(chǎn)系統(tǒng)及設(shè)計工藝學(xué)院（IPK），以及柏林工業(yè)大學(xué)的機床和工廠管理學(xué)院（IWF）。

PTZ的大約20位科學(xué)家、3位技術(shù)人員和約40名學(xué)生助理在微生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用中心控制嚴格的環(huán)境中工作：相對濕度穩(wěn)定保持在45%–55%之間，溫度波動限于1攝氏度，實驗室限于五分之一攝氏度。蔡司三坐標即使是最輕微的溫度波動也會導(dǎo)致工件報廢：如果滾刀刀片有極其細微的膨脹，機器將無法滿足加工精度的要求。這是一個極端的案例—在這種微觀生產(chǎn)技術(shù)情況下制造的商品，至少具有一個以微米級的尺寸標的。

生產(chǎn)的極限

在醫(yī)療技術(shù)、動力和驅(qū)動技術(shù)、汽車、航空航天、精密工程及工具制造和模具制造行業(yè)的公司都極大地受益于AMP可控的環(huán)境。以他們?yōu)榇淼难芯咳藛T在h. c. Eckart Uhlmann博士的指導(dǎo)下，努力開發(fā)微小部件和結(jié)構(gòu)，并盡最大可能優(yōu)化生產(chǎn)工藝。他們采用了一系列的加工方法–從微小的鉆石鑲嵌工具的加工至激光材料加工，再到精密硬質(zhì)合金刀具的銑削。雖然研究項目各不相同，但他們有一個共同點：都經(jīng)過可靠的測量技術(shù)的檢測，這也是在同一個世界里一個小個子的銷釘遇見一個巨大的箭頭時，唯一能夠保證它們互識的依據(jù)。“我們必須不斷檢查我們所做的一切，” Fraunhofer IPK的Dirk Oberschmidt博士說，接著他又補充道：“我們的研究是生產(chǎn)的極限。”五臺坐標測量機、一臺計算機斷層掃描儀和六臺顯微鏡在AMP用于質(zhì)量檢驗。大多數(shù)設(shè)備是蔡司產(chǎn)品，安裝在超精密的實驗室內(nèi)。該系列設(shè)備需要監(jiān)測工件的廣譜性和員工面臨的測量要求。這個范圍包括從結(jié)構(gòu)尺寸僅有幾百納米，只能用顯微鏡檢查的零件，到尺寸在毫米范圍內(nèi)、有大量的幾何特征需要不同的測量原理進行檢查的大型零件。

蔡司三坐標為了評估生產(chǎn)和測量潛力，AMP科學(xué)家們使用參考工件–如20微米大小的芯片的幾何形狀。

一窺究竟

AMP柏林技術(shù)中心在開業(yè)時購買了一臺蔡司O–INSPECT復(fù)合式測量機和一臺蔡司METROTOM 800計算機X射線斷層掃描儀。這是2011年年底經(jīng)過嚴格的考核評估做出的采購決定。

從那時起，研究人員已經(jīng)用METROTOM檢查了數(shù)百個易損的微型部件–即使用X射線檢查部件，從而生成能夠顯示部件所有特征的三維模型。然后操作人員用蔡司CALYPSO測量軟件將其直接與CAD模型進行對比。公差的大小以不同色彩顯示，簡單明了。目前，研究人員已經(jīng)將測量機用于傳感器和醫(yī)療技術(shù)的開發(fā)項目中，以確?？讖竭_到或略小于50微米。將來，在工具制造、模具制造和生物技術(shù)方面還將增加其它的任務(wù)?？茖W(xué)家們對所選擇的測量機感到非常滿意：“X射線計算機斷層掃描儀具有神奇的能力，能夠看到部件內(nèi)部，以此確保產(chǎn)品質(zhì)量，”Oberschmidt博士非常高興地說，然后又補充說：“當檢測泡沫和復(fù)合材料時，這一點幫助相當大。”

日常工作中的可靠幫手

購買蔡司O–INSPECT的決定使AMP得到了無法估量的回報：“這是一臺非常適合我們?nèi)粘９ぷ鞯脑O(shè)備，它可以快速簡單地提供可靠的測量結(jié)果，”Oberschmidt博士總結(jié)說。該測量機的兩個卓越性能特點，確保了AMP的工作順利完成：首先它操作簡單，適合不斷變化的工作任務(wù)。工作人員經(jīng)過簡單的培訓(xùn)之后，可以迅速編寫新工件的測量程序。第二，蔡司O–INSPECT具有兩種不同的探頭：接觸式探頭和光學(xué)探頭。因為某種工件部分特性可能只能采用光學(xué)測量，而另外一些特性可能只能采用接觸式探頭，根據(jù)Oberschmidt博士的說法，“這種探頭組合形式非常適合我們的測量要求。”蔡司O–INSPECT現(xiàn)在是AMP使用頻率最高的測量機，并且每天都在運行，縱觀使用的效果，無論是對整個測試件進行測量，還是在注塑機上單獨檢測幾何形狀都表現(xiàn)卓越。

Oberschmidt博士認為，復(fù)合式測量機技術(shù)是他正在見證的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢中最好的例子：在一個單一的系統(tǒng)中整合了不同的方法。盡管將AMP全部的測量任務(wù)結(jié)合在一臺機器中可能無法很快實現(xiàn)，但是由于選擇了測量機，針對任何微型部件，AMP幾乎都擁有完美的測量解決方案。對于Oberschmidt博士來說，可靠的測量技術(shù)與微小產(chǎn)品生產(chǎn)緊密相聯(lián)：“測量技術(shù)通常是更高精度技術(shù)創(chuàng)新的先行者。由于我們也將這種理論應(yīng)用在我們的工作領(lǐng)域中，因此我見證了機械工程技術(shù)在日常工作中取得的巨大進步。”

簡介

微小產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用中心 (AMP)

AMP柏林擁有德國最好的研究和開發(fā)裝備。其于2011年11月啟用，專門滿足最大精度生產(chǎn)方法的需要，具有絕對的優(yōu)越性：溫度和濕度可準確調(diào)節(jié)，是沒有環(huán)境振動的特殊實驗室。擁有20名科學(xué)家、3名技術(shù)人員和大約40名學(xué)生助理，他們來自Fraunhofer生產(chǎn)系統(tǒng)及設(shè)計工藝學(xué)院（IPK），以及柏林工業(yè)大學(xué)的機床和工廠管理學(xué)院（IWF）。中心780平方米的設(shè)施，為他們在研究和發(fā)展項目上的聯(lián)合工作提供了足夠的空間。他們聯(lián)合創(chuàng)建柏林生產(chǎn)技術(shù)中心，開發(fā)微型部件、測試復(fù)雜的微型系統(tǒng)并優(yōu)化大批量生產(chǎn)的制程。