11.12.2017 | Ausgabe 12/2017

Charakterisierung funktionaler Oberflächen über 2D/3D-Rauheitsparameter

Übersicht der Auswertemöglichkeiten nach DIN EN ISO 25178 Quelle: Prof. Seewig, TU Kaiserslautern

Um spezielle Funktionseigenschaften und das optische Erscheinungsbild von Produktoberflächen zu gewährleisten, müssen im Herstellungsprozess die gewünschten Oberflächeneigenschaften erzeugt werden. Dazu muss zunächst der Charakter beziehungsweise die Struktur der Oberfläche durch geeignete Messverfahren dargestellt und ausgewertet werden. Für die Prozesskontrolle müssen dann Spezifikationen, mittels derer die Qualität der Erzeugnisse bestätigt werden kann, festgelegt werden. Die Oberflächencharakterisierung durchzieht dabei den gesamten Herstellungsprozess: Sowohl die Bereiche Forschung, Entwicklung, Konstruktion, Prozesssteuerung als auch Qualitätswesen charakterisieren Oberflächen funktionsgerecht und nutzen strukturorientierte Auswertungen. Sie setzen das optimale Messverfahren und die passenden Messstrategien ein und legen Spezifi kationsgrenzen fest.

Optische Messverfahren sind bestens für die schnelle und hochgenaue Messdatenerfassung geeignet. Konfokale Messsysteme erlauben eine Charakterisierung bis in den Mikro- und Nanometerbereich nahezu aller Oberflächen. Metallische Werkstoff e, nichtmetallische anorganische Werkstoff e sowie nichtmetallische organische Werkstoff e können auf Rauheit, Welligkeit, Formfehler, Verschleißspuren, Mikrogeometrien, Beschädigungen, Tragverhalten und viele weitere Charakteristika untersucht werden. Ob eine Oberfläche die erwarteten Eigenschaften und damit die gewünschte Funktion aufweist, kann nun mit geeigneten Kennwerten und Parametern überprüft werden.

2D-Rauheitsparameter wie Ra oder Rz gibt es schon sehr lange und sie eignen sich auch heute noch hervorragend für die Kontrolle von Standardprozessen. Mit den neuen, dreidimensionalen Kennwerten der DIN EN ISO 25178 kann eine Oberfläche gezielt nach gewünschten Eigenschaften charakterisiert werden. Mittels dieser Parameter können dann auch gezielte Fragestellungen, beispielsweise nach dem Aussehen der Oberflächenspitzen, der Isotropie der Oberfläche oder dem Ölreservoir der Oberflächentäler, beantwortet werden.

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To ensure functional characteristics and appearance of product surfaces, manufacturing processes have to produce the desired surface characteristics. For this purpose, the character or rather structure of the surface has to be captured and analyzed by suitable measurement procedures. To confi rm the quality of the products in process control, a set of specifi cations is needed. Surface characterization thereby ranges through the whole manufacturing process: Research and development, construction, process control, as well as quality assurance characterize surfaces functionally and use structure-oriented analysis. They apply the optimal measurement procedure and set specifi cation limits.

Optical measurement methods are suited at best for fast and high-precision measurement data acquisition. Confocal measurement systems allow a characterization up to the micro and nanometer ranges of almost any surface. Metallic materials, non-metallic non-organic, as well as non-metallic organic materials can be inspected for roughness, waviness, irregularities, traces of wear, micro-geometries, damages, load-bearing behavior and further characteristics. With applicable characteristic values and parameters, it can be verifi ed if a surface shows the expected properties and thereby the desired functionality.

2D roughness parameters such as Ra or Rz have been in long-term use, and they are still suited excellently for the control of standard processes. With the new three-dimensional DIN EN ISO 25178 parameters, a surface can be specifi cally characterized for desired properties. By means of these parameters, specifi c questioning, such as the appearance of the surface peaks, the isotropy of the surface or the oil reservoir of the surface valleys, can be answered.

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