Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Asphärennormale neu gedacht
Eine neue, an der PTB entwickelte Generation von Asphärennormalen soll die Kalibrierung von Asphären- und Freiformflächenmessgeräten in Zukunft deutlich verbessern.
Optiken, deren Form deutlich von der Kugelform abweicht, sogenannte Asphären oder Freiformflächen, sind wesentliche Komponenten vieler moderner Abbildungssysteme. Ihre rückführbare Vermessung mit Unsicherheiten im Bereich einiger zehn Nanometer stellt – anders als bei sphärischen Optiken – eine große Herausforderung dar. Aktuell nutzt man dazu taktile Messverfahren wie etwa Mikro-Koordinatenmessgeräte (µCMM) sowie optische Messverfahren.
Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) haben nun jedoch im Rahmen internationaler Projekte mehrere Asphärennormale entwickelt, die die Kalibrierung von Asphären- und Freiformflächenmessgeräten deutlich verbessern.
Der erste zur Marktreife geführte Vertreter...
...der neuen Asphärennormale-Generation ist ein Multi-Radien-Prüfkörper. In ihm sind Kugelsegmente verschiedener Radien kombiniert. Die Radien der einzelnen Kugelabschnitte und die geringen, aber unvermeidlichen Abweichungen von der perfekten Kugelform (Sphärizität) können beispielsweise mit Fizeau-Interferometern rückgeführt gemessen werden. Die so bestimmten Formeigenschaften dienen dann als Referenz für Messgeräte zur Untersuchung nichtsphärischer optischer Flächen.
Derartige Asphärennormale stellen ein hervorragendes Werkzeug...
...zur Charakterisierung von Asphären- und Freiformflächenmessgeräten dar und sind für Prüflaboratorien entlang der Rückführungskette und zur Qualitätssicherung in der Industrie prädestiniert. Zur Verbesserung der In-House-Messtechnik können die Prüfkörper jedem optischen oder taktilen Messgerät beigestellt werden. Die Asphärennormale leisten damit einen wichtigen Beitrag bei der Verbesserung der Messtechnik und erhöhen so bei Herstellern und Endkunden das Vertrauen in die Messrichtigkeit.
Für die Herstellung des ersten neuen Normals...
...hat die PTB bereits einen Lizenznehmer gefunden, der voraussichtlich im Frühjahr 2022 einen Multi-Radien-Prüfkörper auf den Markt bringen will. Das Unternehmen, das seit mehr als 25 Jahren auf dem Gebiet der Ultrapräzisionstechnik tätig ist und unter anderem Metalloptiken herstellt, sieht im wachsenden Markt der Asphären- und Freiformmessgeräte ein großes Potenzial und hat das patentgeschützte Herstellungsverfahren und Design der Referenzflächen lizenziert, um die Asphärennormale künftig zu vertreiben. Die gefertigten Asphärennormale werden abschließend in der PTB bezüglich ihrer Sphärizität und Radien kalibriert.
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