O–INSPECT蔡司三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在硅膠行業(yè)應(yīng)用

訪問(wèn)德國(guó)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(lái)越小，汽車(chē)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(shì)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(kāi)發(fā)微細(xì)零件和結(jié)構(gòu)件。蔡司的7臺(tái)測(cè)量機(jī)在他們的研究過(guò)程中大顯身手、各展奇能。

蔡司三坐標(biāo)工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域正在進(jìn)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(yùn)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(jì)工藝學(xué)院（IPK），以及柏林工業(yè)大學(xué)的機(jī)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(yán)格的環(huán)境中工作：相對(duì)濕度穩(wěn)定保持在45%–55%之間，溫度波動(dòng)限于1攝氏度，實(shí)驗(yàn)室限于五分之一攝氏度。蔡司三坐標(biāo)即使是最輕微的溫度波動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致工件報(bào)廢：如果滾刀刀片有極其細(xì)微的膨脹，機(jī)器將無(wú)法滿足加工精度的要求。這是一個(gè)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(gè)以微米級(jí)的尺寸標(biāo)的。

生產(chǎn)的極限

在醫(yī)療技術(shù)、動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)技術(shù)、汽車(chē)、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(kāi)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(xiàng)目各不相同，但他們有一個(gè)共同點(diǎn)：都經(jīng)過(guò)可靠的測(cè)量技術(shù)的檢測(cè)，這也是在同一個(gè)世界里一個(gè)小個(gè)子的銷釘遇見(jiàn)一個(gè)巨大的箭頭時(shí)，唯一能夠保證它們互識(shí)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(shuō)，接著他又補(bǔ)充道：“我們的研究是生產(chǎn)的極限。”五臺(tái)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、一臺(tái)計(jì)算機(jī)斷層掃描儀和六臺(tái)顯微鏡在AMP用于質(zhì)量檢驗(yàn)。大多數(shù)設(shè)備是蔡司產(chǎn)品，安裝在超精密的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。該系列設(shè)備需要監(jiān)測(cè)工件的廣譜性和員工面臨的測(cè)量要求。這個(gè)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(cè)量原理進(jìn)行檢查的大型零件。

蔡司三坐標(biāo)為了評(píng)估生產(chǎn)和測(cè)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(kāi)業(yè)時(shí)購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)蔡司O–INSPECT復(fù)合式測(cè)量機(jī)和一臺(tái)蔡司METROTOM 800計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描儀。這是2011年年底經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的考核評(píng)估做出的采購(gòu)決定。

從那時(shí)起，研究人員已經(jīng)用METROTOM檢查了數(shù)百個(gè)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(cè)量軟件將其直接與CAD模型進(jìn)行對(duì)比。公差的大小以不同色彩顯示，簡(jiǎn)單明了。目前，研究人員已經(jīng)將測(cè)量機(jī)用于傳感器和醫(yī)療技術(shù)的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，以確保孔徑達(dá)到或略小于50微米。將來(lái)，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(duì)所選擇的測(cè)量機(jī)感到非常滿意：“X射線計(jì)算機(jī)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(shuō)，然后又補(bǔ)充說(shuō)：“當(dāng)檢測(cè)泡沫和復(fù)合材料時(shí)，這一點(diǎn)幫助相當(dāng)大。”

日常工作中的可靠幫手

購(gòu)買(mǎi)蔡司O–INSPECT的決定使AMP得到了無(wú)法估量的回報(bào)：“這是一臺(tái)非常適合我們?nèi)粘９ぷ鞯脑O(shè)備，它可以快速簡(jiǎn)單地提供可靠的測(cè)量結(jié)果，”Oberschmidt博士總結(jié)說(shuō)。該測(cè)量機(jī)的兩個(gè)卓越性能特點(diǎn)，確保了AMP的工作順利完成：首先它操作簡(jiǎn)單，適合不斷變化的工作任務(wù)。工作人員經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)之后，可以迅速編寫(xiě)新工件的測(cè)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?yàn)槟撤N工件部分特性可能只能采用光學(xué)測(cè)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(shuō)法，“這種探頭組合形式非常適合我們的測(cè)量要求。”蔡司O–INSPECT現(xiàn)在是AMP使用頻率最高的測(cè)量機(jī)，并且每天都在運(yùn)行，縱觀使用的效果，無(wú)論是對(duì)整個(gè)測(cè)試件進(jìn)行測(cè)量，還是在注塑機(jī)上單獨(dú)檢測(cè)幾何形狀都表現(xiàn)卓越。

Oberschmidt博士認(rèn)為，復(fù)合式測(cè)量機(jī)技術(shù)是他正在見(jiàn)證的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)中最好的例子：在一個(gè)單一的系統(tǒng)中整合了不同的方法。盡管將AMP全部的測(cè)量任務(wù)結(jié)合在一臺(tái)機(jī)器中可能無(wú)法很快實(shí)現(xiàn)，但是由于選擇了測(cè)量機(jī)，針對(duì)任何微型部件，AMP幾乎都擁有完美的測(cè)量解決方案。對(duì)于Oberschmidt博士來(lái)說(shuō)，可靠的測(cè)量技術(shù)與微小產(chǎn)品生產(chǎn)緊密相聯(lián)：“測(cè)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(jiàn)證了機(jī)械工程技術(shù)在日常工作中取得的巨大進(jìn)步。”

簡(jiǎn)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(guó)最好的研究和開(kāi)發(fā)裝備。其于2011年11月啟用，專門(mén)滿足最大精度生產(chǎn)方法的需要，具有絕對(duì)的優(yōu)越性：溫度和濕度可準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，是沒(méi)有環(huán)境振動(dòng)的特殊實(shí)驗(yàn)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(lái)自Fraunhofer生產(chǎn)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)工藝學(xué)院（IPK），以及柏林工業(yè)大學(xué)的機(jī)床和工廠管理學(xué)院（IWF）。中心780平方米的設(shè)施，為他們?cè)谘芯亢桶l(fā)展項(xiàng)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(kāi)發(fā)微型部件、測(cè)試復(fù)雜的微型系統(tǒng)并優(yōu)化大批量生產(chǎn)的制程。