Messbarkeitsgrenzen der Speckle-Fotografie bei In-Prozess-Verformungsmessungen hochdynamischer Fertigungsprozesse

Die Speckle-Fotografie ermöglicht die präzise Messung von Verformungsfeldern. Bei hochdynamischen Fertigungsprozessen wie z.B. dem Fräsen waren jedoch aufgrund der schnellen Bewegung der Verformungsfelder mit Geschwindigkeiten bis 10 m/s und der erforderlichen Auflösung < 20 nm bislang nicht möglich. Eine In-Prozess-Messung der elastischen und plastischen Werkstückverformungen ist aber essentiell, um zu einem grundlegenden Prozessverständnis zu gelangen. Der Beitrag behandelt deshalb die Leistungsfähigkeit und die Grenzen der Speckle-Fotografie am Beispiel des Einzahnumfangsfräsens. Es wird gezeigt, dass prinzipiell Deformationen bis 1 nm auflösbar sind, wobei mit dem aktuellen Messsystemaufbau 10 nm erreicht werden. Die laterale Auflösung des Messverfahrens ist hierbei lediglich durch das Beugungslimit begrenzt. Messergebnisse demonstrieren schließlich die Eignung der Speckle-Fotografie für hochdynamische Fertigungsverfahren. Im Ergebnis eröffnen die Fortschritte im Bereich der Lasertechnik, der Datenrate von Hochgeschwindigkeitskameras und der Rechenleistung von Computern neue Einsatzgebiete der Speckle-Fotografie für die In-Prozess-Analyse und -Regelung von Fertigungsprozessen.