Optische 3D-Oberflächenmesstechnik für Industrie und Forschung

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Über NanoFocusTop-Qualität Made in Germany f2Normkonform messen und analysieren f3

AnwendungsbereicheAntriebstechnik f4 | Oberflächenveredelung f5 Elektronik & Mikrosystemtechnik f6 | Medizintechnik f7Energietechnik f8 | Sicherheitstechnik f9

BasistechnologienTechnische Grundlagen f10Patentierte NanoFocus-Technologien f11Produktkategorien und Einsatzbereiche f14

Systeme & Softwareµsurf explorer f16 | µsurf mobile f17 | µsurf cylinder f18µsurf sensor f19 | µsprint topographer f20 | µsprint sensor f21Kundenspezifische Systeme f22 | Software f24

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Technologieführer in 3D-Oberflächenmesstechnik

Top-Qualität Made in Germany

Die NanoFocus AG entwickelt, produziert und ver-treibt seit ihrer Gründung 1994 hochpräzise optische 3D-Messsysteme und Software zur Charakterisierung von technischen Oberflächen.

Die Technologie von NanoFocus ist weltweit bei Industrie- und Forschungskunden im Einsatz – überall dort, wo es um die Kontrolle und Analyse feinster Oberflächenstrukturen im Mikro- und Nanometerbe-reich geht. Die NanoFocus AG orientiert sich bei ihren Produkten und Innovationen eng an Kundenprozessen und stellt eine passgenaue Hochleistungssensorik zur Verfügung, mit der Kunden ihren eigenen Technolo-gievorsprung sichern und ausbauen können.

NanoFocus setzt auf höchste Produktqualität. Die Messsysteme und Auswertesoftware werden kom-plett in Deutschland entwickelt und produziert. Der Kunde erhält alle Leistungen aus einer Hand und kann sich auch bei Beratung und weiterführender Betreuung jederzeit auf die Kernkompetenzen einer fundierten Ingenieurserfahrung verlassen.

NanoFocus ist gemäß ISO 9001 und OHSAS 18001 zertifiziert und bietet in allen Bereichen höchste Qualitätsstandards.

Alle wichtigen und patentierten Kernkomponenten der Systeme sind NanoFocus-Entwicklungen und werden in eigener Produktion hergestellt. Darüber hinaus setzt NanoFocus auf international renom-mierte Zulieferer und verbaut nur hochwertigste und langlebige Komponenten. Jedes Bauteil wird ebenso wie das Gesamtsystem umfangreichen Tests und Vorabnahmen unterzogen. Der gesamte Ablauf aus Entwicklung, Produktion, Beratung bis zu Inbetriebnahme und Support unterliegt unserer genauen Kontrolle und erfolgt entsprechend unserer hohen Qualitätsanforderungen. Auf diese Weise können wir den hohen Standard unserer Produkte jederzeit sicherstellen.

Made in Germany

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Normkonform messen und analysieren

Normen sind ein Katalysator für Innovationen. Durch Normen und Standards werden neue Auswertungen möglich, welche Oberflächenbeschaffenheiten und ihre Funktionen international einheitlich beschreiben. Als Wegbereiter und Technologie-Pionier der optischen 3D-Oberflächenmesstechnik arbeitet NanoFocus an der Weiterentwicklung und Akzeptanz verbindlicher Messstandards.

NanoFocus engagiert sich intensiv in internationalen Gremien und Arbeitskreisen zur Standardisierung und Normung optischer Messverfahren und bringt sich auf diese Weise aktiv in den Erarbeitungsprozess neuer Normen ein.

Mit zahlreichen eigenen Beiträgen verbessert Nano-Focus in Kooperation mit Herstellern, Instituten und Normungsbehörden die Akzeptanz und den Nutzen der optischen Messsysteme und -verfahren für die Kunden.

Darüber hinaus ist NanoFocus Gründungsmitglied und Vorstand des internationalen Industriekonsortiums openGPS® zur Standardisierung der Dateiformate von Messdaten (X3P) und Algorithmen zur Oberflächen-charakterisierung gemäß ISO 25178.

Sowohl das National Institute of Standards and Tech-nology (NIST) in den USA als auch die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Deutschland nutzen Messgeräte der Firma NanoFocus.

Selbstverständlich implementiert NanoFocus stets neueste Normen und Standards in Messsystemen und Software.

NanoFocus bietet den Kunden regelmäßige Workshops und Seminare mit Informationen über neueste Entwick-lungen auf dem Gebiet der internationalen Normung an sowie praxisnahe Schulungen hinsichtlich der zielgerichteten Anwendung der Auswerteverfahren.

Internationale Standards und Normen

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Antriebstechnik

CO2-Effizienz, Benzinverbrauch und Langlebigkeit sind Kernthemen der Automobilindustrie. Auf der ganzen Welt arbeiten Automobilhersteller an der Verbesserung dieser Eigenschaften. Mikro- und nanostrukturierte 3D-Funktionsoberflächen senken den Energie-verbrauch, machen Autos umweltschonender und redu zieren den Verschleiß. Schlüsselkomponenten der Kraftstoffzuführung und Antriebstechnik müssen deshalb präzise gefertigt und kontrolliert werden.

In vielen Jahren der Zusammenarbeit mit der Automobilindustrie hat NanoFocus spezialisierte Prozesswerkzeuge entwickelt, mit denen sich diese Strukturen messen und auf Grundlage klarer Kennwerte auswerten lassen. Aus diesem Grund setzen führende Automobilhersteller auf NanoFocus-Technologie. Ein Beispiel hierfür ist der weltweit technologisch einmalige μsurf cylinder, mit dem sich die Innenwan-dungen von Motorenzylindern dreidimensional bis in den Nanometerbereich analysieren lassen.

Die bislang im Maschinenbau hauptsächlich einge-setzten Tastschnittgeräte reichen für die Charakte-risierung komplexer dreidimensionaler Oberflächen nicht mehr aus. Sie sind langsam, empfindlich in der Handhabung und können die Oberfläche beschädigen. Herkömmliche optische Methoden sind entweder vibrationsempfindlich, ungenau oder versagen bei komplexen Geometrien mit steilen Kanten.

Im Gegensatz dazu läßt sich mit der NanoFocus-Messtechnik die Qualität der Oberflächenstrukturen von Zylinderlaufbahnen, Nockenwellen, Pleuel oder Feinblechen im Labor und während der Produktion hochpräzise überprüfen. Die NanoFocus-Systeme arbeiten bei der Analyse dieser Feinstrukturen völlig zerstörungsfrei und liefern schneller als jedes andere Verfahren aussagekräftige Messdaten. Mit der NanoFocus-Messtechnik ist es möglich, flächenhafte 3D-Strukturen zu erfassen und sowohl DIN EN ISO-konforme Auswertungen vorzunehmen als auch mit neuen Algorithmen dreidimensionale Strukturwerte zu bestimmen.

Anwendungsbereiche

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Oberflächenveredelung

Der optische Eindruck ist entscheidend für den wirt-schaftlichen Erfolg vieler Produkte, da er einen großen Teil des Qualitätseindrucks ausmacht, den ein Käufer von einem Produkt hat. Das Erscheinungsbild einer Oberfläche steht in direktem Zusammenhang mit ihrer mikroskopischen Struktur. Vom Basismaterial über die Bearbeitungswerkzeuge bis hin zu Beschichtungen gibt es in der Produktion viele Faktoren, welche die visuelle Oberflächenqualität beeinflussen. In allen Stufen des Produktionsprozesses liefert die NanoFocus-Messtechnik die richtigen Kennwerte, um diese Qualität zu verbessern und Oberflächen-eigenschaften zu optimieren.

Dabei sind die Anwendungen äußerst vielfältig. In der Druckindustrie beispielsweise hängt das Erscheinungsbild eines Printproduktes vom Zustand der verwendeten Druckwalze ab. Ungleichmäßiger Farbauftrag, Fehlstellen oder Farbstichigkeit sind das unerwünschte Resultat von Qualitätsmängeln. Eine genaue Kenntnis der Oberflächentopografie und der Mikrogeometrie von Druckzylindern ist daher sowohl in der Qualitätssicherung und der Überwachung von Produktionsverfahren als auch in der Entwicklung von Druckzylindern von entscheidender Bedeutung. Nur so lässt sich ein perfektes Druckbild erreichen.

In der Automobilindustrie arbeitet man fortwährend an den idealen Eigenschaften moderner Autolackie-rungen. Das Schlüsselwort heißt Appearance; hierunter versteht man das Gesamterscheinungsbild einer Autolackierung. In dieses Erscheinungsbild fließen unterschied liche Parameter und Herstellungsverfahren ein, angefangen von der Oberflächenstruktur des Stahl blechs und sämtlicher Lackschichten bis hin zur Klarlackversiegelung. Die μsurf-Konfokaltechnik ist hierbei für Messaufgaben besonders geeignet. Sie erlaubt die zerstörungsfreie Vermessung entlang der gesamten Prozesskette von der Dressierwalze, über das Rohmaterial bis zu den einzelnen Schichten des Lackaufbaus, und das ohne vorherige Vorbereitung. Die Güte des Erscheinungsbildes wird über standardisierte Welligkeitskenngrößen quantifiziert. Der Einfluss von Material und Verarbeitungsbedingungen lässt sich anhand der Daten anschließend differenziert und objektiv bewerten. Diese Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit der Welligkeitskenngrößen macht es möglich, die Produktionsprozesse auf optimale Parameter einzustellen.

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Anwendungsbereiche

Elektronik & Mikrosystemtechnik

Immer mehr Leistung in immer kleineren Produkten: der Trend zur Miniaturisierung in der Elektronik-fertigung und Mikrosystemtechnik mit der sich daraus ergebenden Funktions- und Leistungsdichte ist die zentrale Herausforderung für Produktion und Qualitätskontrolle. Komplexe Systeme mit erhöhter Funktionalität und Toleranzen im Mikro- oder sogar Nanometerbereich erfordern neue Lösungen zur Prozessqualitätssicherung.

Da die Produkte der Elektronik und Mikrosystemtechnik in räumlich komplexen Strukturen aufgebaut werden, ist eine zweidimensionale optische Überprüfung mit Vision-Systemen nicht ausreichend. Die hohen Aspekt-Verhältnisse sind sowohl mit gängigen optischen Verfahren als auch mit Tastschnittgeräten schwer zu erfassen. Daher werden in der Entwicklung und Produktion Messsysteme von NanoFocus eingesetzt.

Bei der Herstellung miniaturisierter elektromecha-nischer und optischer Bauteile hängt der Produktions-ausschuss von der Maßhaltigkeit der komplexen Oberflächengeometrien ab. Entscheidend ist dabei die Einhaltung geometrischer Toleranzen auf den einzelnen

Bauteilen. Es ist wichtig, Oberflächenparameter wie Koplanarität, Rauheit, Ebenheit, Dicken von Verbin-dungsbahnen oder Schichten, die Durchbiegung (Warpage) von Gehäusen und Substraten, die Tiefe von Lasermarkierungen oder das Volumen messtechnisch zu erfassen und während des Herstellungsprozesses zu kontrollieren.

Die hochpräzisen 3D-Messsysteme von NanoFocus decken das gesamte Spektrum von Messaufgaben in der modernen Mikrofertigung ab. Mit den hoch-auflösenden Messgeräten lassen sich neue Produkte und Fertigungsprozesse einfacher und schneller entwickeln. Mit µsurf, µscan und µsprint können die Geometrien von Mikrobauteilen dreidimensional, berührungslos und zerstörungsfrei in verschiedenen Stationen des Fertigungsprozesses vermessen und automatisiert ausgewertet werden. Bei mechani-schen, optischen oder elektrischen Komponenten unterstützen NanoFocus-Messsysteme Hersteller dabei, fehlerfreie, leistungsstarke und zuverlässige Produkte zu liefern.

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Medizintechnik

In der Medizintechnik sind die Ansprüche an die Qualität der Produkte und Komponenten sehr hoch, da sie zur Unterstützung oder Analyse des menschlichen Körpers oder gar als Implantat eingesetzt werden. Für die medizinische Unbedenklichkeit sowie die zuver-lässige Funktionalität stehen neben Anforderungen an Material und Design Faktoren wie Lebensdauer und Biokompatibilität im Vordergrund.

Bei Dentalinlays, orthopädischen Prothesen und Implantaten ist die Oberflächenstruktur von großer Wichtigkeit. Dentalimplantate benötigen etwa eine bestimmte Rauheit, um schnell und dauerhaft im Kiefer einzuwachsen. Ein weiteres Beispiel ist das Gebiet der Mikrofluidik. Mikrofluidische Systeme, beispielsweise im Einsatz als Lab-on-a-Chip, trennen oder mischen Flüssigkeiten und Gase auf kleinstem Raum. Entscheidend für die Qualitätssicherung bei ihrer Produktion ist die Untersuchung der Produktober-fläche, da deren Charakteristik die Fließeigenschaften der Fluide beeinflusst.

Mit Stents werden verengte Blutgefäße aufgedehnt. Scharfe Kanten oder ähnliche Defekte können die Gefäße beschädigen und zu Embolien, Blutgerinnseln oder anderen lebensgefährlichen Situationen führen. Daher ist die Detektion von Oberflächendefekten wie Rissen, Brüchen oder Deformationen bis in den Nanometerbereich erforderlich.

Eigenschaften der Produktoberfläche, wie die Rauheit von Implantaten, die Topografie, Mikrogeometrie oder die Dicke einer Beschichtung, sind daher entscheidend für den therapeutischen und damit auch für den wirt-schaftlichen Erfolgs eines Produktes. Die optischen NanoFocus-Messsysteme liefern mit hoher Auflösung wiederholgenaue Kennzahlen zur Oberflächenquanti-fizierung. Die patentierte Technologie ermöglicht die zerstörungsfreie Messung von polierten oder trans-parenten Oberflächen, Beschichtungen und steilen Flanken, ebenso wie die Rauheitsmessung nach DIN EN ISO. Im Gegensatz zum Rasterelektronenmikroskop (REM) kann die Qualitätsüberwachung direkt im Her-stellungsprozess stattfinden und auch automatisiert werden. Darüber hinaus können dreidimensionale Eigenschaften der Oberflächen beschrieben werden, die mit zweidimensionalen Kennwerten alleine nicht eindeutig quantifizierbar sind.

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Energietechnik

Der Klimawandel und das Schwinden der fossilen Brennstoffe machen die Suche nach umweltver-träglichen Energiequellen zu einem zentralen Thema der Gegenwart – immer mit dem Ziel, eine höhere Energieausbeute mit Kosteneffizienz und Umweltver-träglichkeit zu kombinieren. Im Bereich der alternativen Energietechnik unterstützt NanoFocus die Entwicklung und Herstellung von Brennstoff- und Solarzellen sowie Akku-Technologien. Hier bietet NanoFocus Mess-lösungen, die alle Stufen der Prozesskette abdecken.

Die Brennstoffzellen-Technologie steht für eine neue Generation sauberer Energie. Brennstoffzellen bieten die Möglichkeit, Brennstoff und Sauerstoff direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Während Brenn-stoffzellen aktuell vor allem für Anwendungen in der Automobilindustrie entwickelt werden, reichen ihre Möglichkeiten weit über diese Branche hinaus. Um die Gesamteffizienz einer Brennstoffzelle und damit auch die Möglichkeiten ihrer kommerziellen Nutzung zu erhöhen, müssen die Mikrogeometrien der inne-ren Flächen und Kanäle, durch die der Wasserstoff bzw. die Luft strömen, optimiert werden. Mess-ergebnisse im µm-Bereich sind hierbei die Grundlage für Weiterentwicklungen und für die Sicherung der Fertigungsqualität.

In der Photovoltaikindustrie entscheiden die Ober-flächeneigenschaften über die Effizienz einer Solarzelle. Mit den optischen Messsystemen von NanoFocus lassen sich präzise 3D-Oberflächenkennwerte ermit-teln, die für die Leistungsfähigkeit einer Solarzelle maßgebend sind. Dank der Ausstattungsvielfalt der Messgeräte sind unterschiedliche Arten von Solar-zellen abbildbar. Auch in der Zuliefererindustrie der Solarbranche ist man auf eine solche hochpräzise Qua-litätskontrolle angewiesen, so etwa Waferproduzenten und Hersteller von Waferschneid- und Laseranlagen.

Ein weiteres Anwendungsgebiet im Bereich Energie-technik ist die Analyse von Bauteilen in der Energie-erzeugung. So sind beispielsweise Turbinenschaufeln in Gaskraftwerken enormen Kräften ausgesetzt, was zu Bildung von Rissen und anderen Defekten führen kann. Auch Zahnräder und weitere Antriebskomponenten in Windkrafträdern unterliegen starken Belastungen und damit Verschleiß. Mit der NanoFocus-Messtechnik können die Materialien optimiert, Defekte erkannt und Verschleißerscheinungen minimiert werden.

Anwendungsbereiche

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Sicherheitstechnik

Die mikroskopische Struktur einer Oberfläche ist so einzigartig wie ein Fingerabdruck. Dies nutzt die hochauflösende NanoFocus-Messtechnik, um mit rückführbaren Messergebnissen Original und Fälschung eindeutig zu identifizieren.

Tatwerkzeuge, Fälschungen oder Duplikate tragen Spuren, die oft nur im Mikro- oder Nanometerbereich klar zugeordnet werden können. Diese Spuren bieten wertvolle Aufschlüsse bei der kriminalistischen Ver-folgung und lassen sich als Beweismittel vor Gericht nutzen. Die Nutzung moderner Analysemethoden trägt wesentlich zur schnellen Identifizierung von Tätern und zur Rekonstruktion von Tathergängen bei. Ob es um Banknoten, wertvolle Kunstgegenstände, Produkt-fälschungen oder auch um Tatspuren geht – überall liefern NanoFocus-Messsysteme verlässliche Beweise in 3D. Da sie berührungslos arbeiten und es keiner Probenpräparierung bedarf, kann die Technologie auch an hochempfindlichen Oberflächen eingesetzt werden.

Beim Wertpapierdruck können Sicherheitsmerkmale, das exakte Relief des Farbauftrages und die genaue Übereinstimmung mit den offiziellen Druckplatten mit nanometergenauer Präzision ermittelt werden. Abweichende Ergebnisse liefern damit einen belast-baren Hinweis auf Fälschungen.

Gemälde, Skulpturen und Kunstwerke sind von Verfall und Diebstahl bedroht. Die NanoFocus-Systeme liefern Oberflächeninformationen, die jedes Kunstwerk ein-deutig identifizieren. So können verschollen geglaubte Kunstgegenstände identifiziert, Kunstwerke beim Transport nachverfolgt und Plagiate erkannt werden. Aber auch für die Erprobung von Konservierungstech-niken, Restaurationen und für Forschungsarbeiten an Kunstwerken liefert 3D-Oberflächenmesstechnik wichtige Erkenntnisse.

In der Forensik helfen NanoFocus-Messsysteme bei der kriminalistischen Ermittlungsarbeit. Die Signatur eines abgefeuerten Projektils besteht aus einer großen Zahl hochfeiner Vertiefungen nur wenige Mikro- oder Nanometer tief. Diese werden beim Abfeuern vom Lauf der Waffe in das Geschoss eingeprägt. Der Vergleich zwischen einem im Labor abgefeuerten Projektil und dem aufgefundenen Geschoss kann eindeutig klären, ob ein Schuss aus einer bestimmten Waffe abgegeben wurde.

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Konfokales Messen – die „optische Tastnadel“Konfokal-optische Messgeräte basieren auf einem ebenso einfachen wie robusten physikalischen Prinzip. Durch einen speziellen Strahlengang, bei dem die Fokuslagen von Beleuchtung und Abbildung aufeinander, d.h. konfokal, ausgerichtet sind, werden Lichtstrahlen, die von der Oberfläche eines Messobjekts reflektiert werden, optisch gefiltert. Unscharfe Bereiche der Probenoberfläche erscheinen dunkel, scharfe Bereiche hell. Wird das Abbildungsobjektiv senkrecht zur Probe verfahren bzw. die Probenoberfläche durchfokussiert, lässt sich für jeden einzelnen Bildpunkt anhand seiner maximalen Helligkeit die Fokuslage und somit die absolute Höhe bestimmen. Die Höhenauflösung hängt dabei von zahlreichen technischen Faktoren ab und lässt sich bis unterhalb des Nanometerbereichs steigern.

Defokus

Fokus

Defokus

Signalstärke I

Höh

e z

Höh

e z

Die ideale Alternative zu REM und AFMDie konfokal-optische Technologie bietet bei der Charakterisierung von technischen Oberflächen im Mikro- und Nanometerbereich viele Vorteile.

µsurfREM

Im Gegensatz zu der Rasterelektronenmikro-skopie (REM) beispielsweise liegen bei der konfokalen Flächenmessung die Daten als echte Höhenkoordinaten (x,y,z) vor. Nur mit diesen quantitativen Informationen ist eine exakte Auswertung von 3D-Parametern möglich, welche eine vielfach höhere Aussagekraft haben. Zudem ist keinerlei Probenvorbereitung notwendig.

Auch gegenüber einem AFM verfügt ein optisches System über Vorteile wie große Messbereiche, hohe Geschwindigkeit und Berührungslosigkeit. Die höhere laterale Orts-auflösung des REM und AFM im Vergleich zu optischen Systemen wird dabei in der Praxis oft nicht benötigt.

Schnell, berührungslos und hochgenau auf allen OberflächenMittels schneller Fokussiereinrichtungen und leistungsstarker Computeralgorithmen können Oberflächen innerhalb weniger Sekunden dreidimensional und berührungslos gemessen werden. Das Messprinzip arbeitet zuverlässig sowohl auf transparenten als auf metallischen, auf rauen und auch polierten Oberflächen – die Fülle der Einsatzmöglichkeiten ist nahezu unbegrenzt. Auch Schichtdicken teiltrans-parenter Oberflächen können durch spezielle Algorithmen ausgewertet werden.

Technische Grundlagen

Messvorgang: mit einem Piezoversteller wird das Objektiv in der Höhe verschoben.

Messergebnis: aus dem Stapel der kon-fokalen Bilder wird die Oberflächen-Topografie rekonstruiert.

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Höchste Signalqualität mittels Multi-Pinhole-DiscHerzstück jedes konfokalen Sensors ist die inte-grierte konfokal-optische Filtereinheit, welche mit einem hochpräzisen und schnellen Fokussiermodul kombiniert wird.

Die von der NanoFocus AG entwickelte und patentierte Multi-Pinhole-Disc, die in den Mikro-s kopen der Baureihe µsurf als konfokaler Filter im Strahlengang eingesetzt wird, zeichnet sich durch eine extrem streulichtarme und robuste Signalgebung aus. Die konfokalen Bilder werden dabei in Echtzeit an den Computer ausgegeben und mittels einer schnellen Datenverarbeitung zu Höhenbildern verrechnet. Die nanometergenaue Objektivbewegung erfolgt computergesteuert syn-chron zur Bildaufnahme. Die besondere Robustheit der optomechanischen Konstruktion erlaubt den Betrieb mobiler Handsysteme und den lageunab-hängigen Einsatz in rauen Fertigungsumgebungen. (z.B. an Robotern)

Geschwindigkeitsrekord im konfokalen MessenDas für schnelle Inline-Anwendungen konzipierte µsprint-System setzt eine im Strahlengang inte-grierte schwingende Stimmgabel zur konfokalen Fokusmodulation ein. Dabei werden bis zu 128 Laser - strahlen gleichzeitig moduliert und von einem optoelektronischen Zeilensensor detektiert.

Die anschließende Datenverarbeitung erfolgt vollständig im Sensor, so dass fortlaufend reine Höhendaten an den Steuerrechner weitergegeben werden. Mit einer kontinuierlichen Datenrate von 1 Million Messungen je Sekunde gilt dieses Verfah-ren als das weltweit schnellste konfokale Messgerät.

Patentierte NanoFocus-Technologien

��LED-Lichtquelle��Multi-Pinhole-Disc��Objektiv��Probe��CCD-Kamera

�

�

�

�

�

Zeilensensor

Laser

Strahlaufspaltung

Stimmgabel

Höhe (h)Scanrichtung

gemessene Höhe (h)

Intensitätssignal

z

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Normkonformität und Übereinstimmung mit taktilen DatenDie profiltreue Wiedergabe feinster Rauheitsstruk-turen ist ein zentrales Qualitätskriterium der von NanoFocus entwickelten konfokalen Messtechnik. In der industriellen Nutzung ist insbesondere die Vergleichbarkeit mit normgerecht taktil gemessenen Rauheitswerten von höchster Wichtigkeit. Zahlreiche wissenschaftliche und industrielle Studien belegen eindrucksvoll, dass NanoFocus Systeme hier den

höchsten Ansprüchen genügen und widerspruchs-frei neben taktilen Systemen einsetzbar sind. Die Kalibrierung der NanoFocus-Geräte erfolgt anhand zertifizierter Normale, wie sie typischerweise auch in der taktilen Rauheitsmesstechnik verwendet werden. Die Auswertung von Profil- und Flächen-daten erfolgt ebenfalls konform mit internationalen Normen wie z.B. anhand der neuen internationalen ISO-Norm 25178.

99% Übereinstimmung (KKF) Bestes System innerhalb Vergleichsstudie am NIST

Tastschnitt

µsurf

Höh

e z

(µm

)H

öhe

z (µ

m)

Korrelation Tastschnittverfahren und µsurf-Konfokalmikroskop

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 mm

µm

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 mm

µm

-2

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0

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1

1.5

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Profillänge (mm)

Kompakt und integrierbar: OEM-Module für die MaschinenintegrationMit jeder neuen Generation der bereits seit über 15 Jahren von der NanoFocus AG entwickelten Sensoren wird die Integrationsdichte der opto-mechanischen und elektronischen Komponenten gesteigert und der notwendige Platzbedarf für deren Einbau weiter verringert. In Verbindung mit einer industriegerechten Anschlusstechnik und flexibler Steuersoftware stehen dem Anwender somit kompakte Einbausensoren zur Maschinen-integration zur Verfügung. Selbstverständlich erhält jeder Kunde die notwendige individuelle Unter-stützung bei der Integration und der Umsetzung der messtechnischen Anforderungen durch das kompetente Team der NanoFocus-Ingenieure.

Patentierte NanoFocus-Technologien

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Multisensorik mit einer großen Auswahl an Sensoren und KomponentenOb in Kombination oder einzeln – die patentierte Steuer- und Regelungstechnik der NanoFocus AG erlaubt die Ansteuerung verschiedener Sensoren mit unterschiedlichen Messprinzipien, u.a. CLA-Profilsensoren, DIC, Schichtdicken-sensoren und Kameras.

Der Anwender profitiert dabei sowohl von der kostenoptimierten Integration in ein kompaktes Multisensorsystem als auch von der einheit lichen Bedienbarkeit mittels der zentralen Steuer- und Auswertesoftware. Maßgeschneiderte Messsysteme mit gro-ßen Verfahreinheiten sind die Basis unserer custom-Baureihe.

Umfangreiche Schnittstellen und hoher AutomatisierungsgradSowohl in der Industrie als auch in der Forschung werden Messdaten in der Regel weiterverarbei-tet. Für die statistische Qualitätskontrolle in der Industrie kann beispielsweise die Ausgabe in konformen Datenpaketen (z.B. Qs-STAT) erfol-gen. Die wissenschaftliche Datenverarbeitung stützt sich auf eine umfangreiche Auswahl von Übergabeformaten (ASCII, CSV, XLS, etc.) oder die direkte Implementierung von MATLAB-Modulen. Gemeinsam mit einem internationalen Arbeitskreis von Messgeräteherstellern wurde darüber hinaus das vereinheitlichte Datenformat X3P entwickelt, welches die Nutzung von Mess-daten unterschiedlicher Messgeräte erlaubt.

Für die automatische Messung und Analyse von Proben bis hin zur programmierten Serien- messung tausender Einzelmessungen bietet NanoFocus eine leistungsfähige Datenbank-basierte Software, die neben dem industrie-typischen Rechtemanagement eine flexible Programmierung individueller Mess- und Auswertestrategien erlaubt.

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µsurf – Höchste Präzision für die 3D-RauheitsmessungDas optische 3D-Messsystem µsurf ist Basis einer Baureihe zur hochgenauen Messung und Analyse von Oberflächen. Die flexible und bedienerfreund-liche Messlösung wird in zahlreichen Unternehmen und Branchen erfolgreich eingesetzt. Dank seines robusten Aufbaus und seiner intuitiven Benutzerfüh-rung ist das flexible Konfokalmikroskop sowohl für den wirtschaftlichen Einsatz im Test- und Prüflabor als auch in der Produktionsumgebung geeignet.Mit seiner hohen optischen Auflösung erfasst das µsurf auch raue Oberflächen und Strukturen mit steilen Flanken sicher.

µscan – Scannende Profilometrie für große MessstreckenDas 3D-Profilometer µscan hat sich bei der Mes-sung von Topografie, Höhenprofil oder Schichtdicke im Produktionsprozess vielfach bewährt. Seine modulare Bauweise ermöglicht eine Anpassung an viele unterschiedliche Messaufgaben. Mit der NanoFocus µscan-Technologie messen Sie zudem bis zu 100 mal schneller als mit herkömmlichen Tastsystemen. Die erhältlichen optischen Sensoren decken Höhenmessbereiche zwischen 300 µm und 18 mm ab. Die Höhenauflösung beträgt bis zu 10 nm.

µsprint – Ultraschnelle 3D-Profilometrie für große MessflächenMit unerreicht schneller Scanrate erzeugt das kompakte 3D-Inspektionssystem µsprint Topo-grafiedaten von unterschiedlichsten Oberflächen mit hoher Präzision. Dank seines konfokalen Sensors, des weltweit schnellsten seiner Art, können Oberflächen bis in den Mikrometerbereich vermessen werden. Damit ist µsprint das ideale Tool für die Qualitäts- und Prozesskontrolle, wo hohe Durchsätze und präzise Messungen gefordert sind.

Produktkategorien

surf

scan

sprint

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Strukturtiefen

10 mm

1 mm

100 µm

10 µm

1 µm

100 nm

10 nm

1 nm

1 µm 10 µm 100 µm 1 mm 10 mm 100 mm 1 m

Strukturbreiten

Rauheit

Form

Ebenheit

Strukturtiefen

10 mm

1 mm

100 µm

10 µm

1 µm

100 nm

10 nm

1 nm

1 µm 10 µm 100 µm 1 mm 10 mm 100 mm 1 m

Strukturbreiten

Rauheit

Form

Ebenheit

Strukturtiefen

10 mm

1 mm

100 µm

10 µm

1 µm

100 nm

10 nm

1 nm

1 µm 10 µm 100 µm 1 mm 10 mm 100 mm 1 m

Strukturbreiten

Rauheit

Form

Ebenheit

Einsatzbereiche

X Rauheit (3D)

X Form (3D)

X Topografie (3D)

X Langwelligkeit

X Ebenheit

X Verschleiß

X Form (2D)

X Rauheit (2D)

X Langwelligkeit

X Ebenheit

X Form (3D)

X Topografie (3D)

X Defekterkennung (3D)

X Ebenheit

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surf explorer

3D-Messsystem für die industrielle Forschung und Qualitätssicherung

Der μsurf explorer ist ein kompaktes, flexibles und bedienerfreundliches 3D-Messsystem zur präzisen Ober-flächenanalyse, das sowohl für den Einsatz im Labor als auch für die automatisierte Qualitätssicherung in der Produktion geeignet ist. Das Messsystem liefert zuverlässige 3D-Messwerte schnell und unkompliziert in nur wenigen Funktionsschritten.

Topografie- und Geometriemessungen können mit dem µsurf explorer auf einem breiten Spektrum unter-schiedlicher Materialien berührungsfrei und wiederholgenau vorgenommen werden. Ohne Probenvorbereitung stellt das Messsystem quantifizierbare, reale 3D-Messdaten zur Verfügung. Die typische Messzeit beträgt wenige Sekunden. Mit seiner hohen optischen Auflösung erfasst der µsurf explorer auch raue Oberflächen und Strukturen mit steilen Flanken.

X Flexible Allround-Messlösung

X Kompakte Bauweise

X Bedienerfreundliches Konzept

X Robust und zuverlässig

Dentalimplantat Stufenmessung (50 nm) Papier

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Überall einsatzbereit

Das portable μsurf mobile ist bestens für die industrielle Anwendung entlang der gesamten Prozesskette geeignet. Es wurde insbesondere für Messungen auf großen Objekten und schwer beweglichen Proben, wie Walzen und Karosserien entwickelt. Das µsurf mobile ist in wenigen Minuten vor Ort einsatzbereit und kann – da es lediglich 5 kg wiegt – leicht per Hand auf das Prüfstück aufgesetzt werden.

Mit dem μsurf mobile lassen sich DIN EN ISO-konforme Rauheitsbestimmungen, Analysen von 3D-Strukturen und die Bestimmung von Geometrien durchführen. Die Auswertung von Strukturierung und Volumen para-metern erfolgt automatisch. Mit einer rollbaren Arbeitsstation, einem optionalen Objektivrevolver und anwendungsspezi fischen Softwarelösungen kann je nach Bedarf das ideale Gesamtpaket für die mobile Oberflächenmessung zusammen gestellt werden.

surf mobile

X Mobiler Einsatz

X 5 kg leicht

X Motorische xyz-Achse

X Reale 3D-Messwerte

Karosserieblech Geschliffene Oberfläche Tiefdruckwalze

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surf cylinder

Speziallösung für Motorzylinder

Der NanoFocus μsurf cylinder ist ein konfokales 3D-Oberflächenmesssystem zur hochauflösenden, zerstö-rungsfreien Messung der Oberfläche von Zylinderlaufbahnen. Zahlreiche Automobilkonzerne und Zulieferer setzen das Messsystem in der Entwicklung und zur Qualitätskontrolle ein.

Mit einer gewinkelten Optik taucht der Messkopf in die Zylinderbohrung ein und erreicht in kurzer Zeit jede beliebige Messposition innerhalb der Zylinderbohrung. Für Wiederholungsmessungen und Serieninspektionen sind automatisierte Messabläufe in der Datenbank hinterlegt. Die Automatisierbarkeit der Messprozesse wird zusätzlich durch ein ergänzendes Linewalking-System ermöglicht. Auf einem an dem Motorblock angebrachten Schienensystem fährt der Messkopf selbstständig die einzelnen Zylinderbohrungen an und vermisst diese automatisiert. Es ist somit keine Umrüstung und kein manueller Eingriff in den Messprozess notwendig.

Honstruktur AluSil Beschichteter Kolben

X Etablierte Branchenlösung

X Zerstörungsfrei durch Eintauchmechanismus

X Beliebige Messpositionen (radial, axial) anfahrbar

X Automatisierbar

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X Einfache Integration

X Individuelle Ausführungen möglich

X Universell einsetzbar

X Reale 3D-Daten

surf sensor

OEM-Lösung zur einfachen Integration

Der μsurf-Flächensensor ist das Herzstück der konfokalen μsurf-3D-Technologie. Er lässt sich einzeln in Fertigungsmaschinen und Analysesystemen integrieren. Software Development Kits ermöglichen die vollständige Einbindung in eine übergeordnete Softwarelösung. Aufgrund dieser einfachen Integration und der großen Flexibilität im Praxiseinsatz ist der µsurf sensor für ein breites Anwendungsspektrum geeignet.

Der µsurf sensor erfasst exakte dreidimensionale Oberflächenstrukturen und komplexe Geometrien. Mit nanometergenauer Auflösung erhält man selbst bei kleinsten Höhenstrukturen in Sekundenschnelle aussage-kräftige Messergebnisse. Auch bei Oberflächen mit steilen Flanken und diskontinuierlichen Gebieten ist eine reproduzierbare Messung gewährleistet. Aufgrund seines großen Dynamikbereichs arbeitet der Sensor problemlos auf zahlreichen Oberflächen – von spiegelnd glatt bis rau.

Mikrolinsen Hüftimplantat Kniescheibe

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Mit einer extrem hohen Messfrequenz erzeugt das kompakte 3D-Inspektionssystem µsprint topographer Topografiedaten von unterschiedlichen Oberflächen mit höchster Präzision. Es kombiniert die Robustheit des konfokalen Messprinzips mit einmaliger Messgeschwindigkeit. Damit ist der µsprint topographer überall dort in der Qualitätskontrolle das ideale Gerät, wo hohe Durchsätze und präzise großflächige Messungen erforderlich sind.

Die μsprint-Technologie ist für eine Vielzahl von Anwendungen in der Automobilindustrie, Medizintechnik, Mikroelektronik oder im Halbleiterbereich geeignet. Das Sensorprinzip arbeitet auf hochreflektierenden Oberflächen ebenso zuverlässig wie auf lichtabsorbierenden und rauen Oberflächen.

X Schnellster konfokaler Sensor

X Kompakte 3D-Messlösung

X Unabhängig von Oberflächen-eigenschaften

X Hohe numerische Apertur

Highspeed 3D-Oberflächeninspektion

sprint topographer

Micro Bumps Leder Sensormembran

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X Schnellster konfokaler Sensor

X Inlinefähig und einfache Integration

X Hohe Präzision

X Unabhängig von Oberflächen- eigenschaften

Konfokaler 3D-Inline-Sensor

sprint sensor

Geldschein Styropor Kratzer auf Glas

μsprint ist die inlinefähige Highspeed-Messlösung für Qualitätssicherung, Prozesskontrolle und Entwicklung. Ob als Standalone-Lösung für das Labor, mit Umhausung für die industrielle Produktionsumgebung oder als Komponente in bestehenden Anlagen – die μsprint-Sensoren lassen sich flexibel und leicht integrieren.

Mit mehr als einer Million Messungen pro Sekunde setzt μsprint neue Maßstäbe in Sachen Geschwindigkeit. In Kombination mit seiner hohen Präzision und einem großen Messfeld ist μsprint damit die inlinefähige All-in-One-Lösung für eine große Bandbreite von Messaufgaben. Besonders geeignet ist der Sensor für die 3D-Forminspektion, die Inspektion von Wafer Bumps und hochpräzisen Elektronikkomponenten sowie für die Analyse von Schweißnähten und Schweißpunkten.

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X Diverse Zusatzsensoren

X Große Verfahreinheiten

X Vollautomatisierung

X Kundenspezifische Auswertungen

X Kombinierbar mit µsurf-Technologie

X Verschiedene Punktsensoren

X Modularer Aufbau

X Automatisierte Messung und Analyse

X Highspeed-Messungen

X Vollautomatisierung

X Industrielle Datenschnittstellen

X Probenhandling

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Messgerät nach Maß

surf custom

scan custom

sprint custom

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Die Messsysteme der Produktgruppe custom werden von NanoFocus individuell nach kunden-spezifischen Anforderungen zusammengestellt. Hard- und Software sind mit zahlreichen optio-nalen Features auf- und nachrüstbar. Ob mit der µsprint-, µscan- oder µsurf-Technologie – durch ein passgenaues Customizing kann jede Messaufgabe optimal realisiert werden.

In der µsurf-Produktreihe stellt dabei das µsurf custom die flexible Allround-Messlösung dar. Das μsurf custom lässt sich je nach Anforderungen an Automatisierung, Messkomfort und Genauigkeit anpassen. Eine große Auswahl an Komponenten ermöglicht den Einsatz als Universal-Laborgerät bis hin zur vollautomatisierten „Knopfdrucklösung“. Polymere, Metalle oder Verbundwerkstoffe – nahezu alle Oberflächen und auch groß-flächigen Proben lassen sich in präzise Messwerte umsetzen. Somit ist das μsurf custom die ideale Lösung sowohl für die automatisierte Qualitätssicherung, den vielseitigen Einsatz im Forschungslabor als auch für die Produktionsumgebung.

Das µscan custom ist ein modulares 3D-Profilometersystem, das sich bei Messungen von Topografie, Höhenprofil oder Schichtdicke im Produktionsprozess vielfach bewährt. Zur Anpassung an die jeweilige Messaufgabe kann das μscan custom mit verschiedenen Sensormodulen ausgestattet werden.

Der konfokale Punktsensor erfüllt dabei aufgrund seiner hohen Messdynamik und der Robustheit des opti-schen Prinzips verschiedenste Ansprüche. Beim chromatischen Weißlichtsensor CLA erlauben der große Arbeitsabstand und die besonders kleine Bauform Messungen auch an schwer zugänglichen Messpositionen. Der Autofokussensor wird bevorzugt in der Elektronikproduktion eingesetzt. Der holographische Sensor ist mit seinem großen Messbereich ideal für Form- und Geometriemessung.

Das 3D-Inspektionssystem μsprint custom kombiniert die Vorteile des inlinefähigen μsprint sensors mit einem modularen und an Messaufgaben anpassbaren Aufbau. Das System arbeitet nicht nur mit einer sehr hohen Scangeschwindigkeit, die ideal für hohe Durchsatzraten ist, es liefert auch unabhängig von Material- und Oberflächeneigenschaften zuverlässige 3D-Messdaten. Das μsprint custom wird weltweit zur Qualitätssicherung bei hohen Durchsatzraten eingesetzt.

Mithilfe der leistungsfähigen NanoFocus-Softwarelösungen werden die Messergebnisse in individuell für die Messaufgabe entwickelte Auswerteprotokolle übergeben. Diese übermitteln dem Anwender automatisiert, ob ein Bauteil den zuvor exakt definierten Kriterien entspricht oder nicht in Ordnung ist. So ist der gesamte Messablauf mit µsprint custom bis hin zur Auswertung der Messergebnisse automatisierbar.

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Mit der NanoFocus-Software steuern Sie die Messsysteme und werten Ihre Messdaten effizient und nach internationalen Standards aus. Von einfachen Messabläufen bis hin zur Einbindung des Messgeräts in Ihr Qualitätssicherungssystem – die Programme bieten die optimale Lösung für jede Applikation.

Software

Die Mess- und Ansteuerungssoftware μsoft metro-logy liefert aussagekräftige 3D-Darstellungen der Messergebnisse mit Intensitätsoverlay und erfüllt höchste Ansprüche an Rückführbarkeit und Normkonformität. Automatisierte Messreihen sind dank der Snapshot-Technologie möglich – µsoft metrology regelt alle Einstellungen wie den Fokusbereich und die Helligkeit.

soft metrology

Die μsoft analysis ist eine Auswertungssoftware für die 2D/3D-Oberflachenanalyse mit umfang reicher Funktionalität. Die Software enthalt stets die aktuellsten Normparameter und Filterfunktionen.

Vielfältige Darstellungsmöglichkeiten wie Profil-ansicht, 3D-Rekonstruktion, Reflexionsbild er - zeu gen aussagekräftige Messprotokolle. Die Soft-ware ist in den Versionen Standard, Extended und Premium erhältlich.

soft analysis

soft automation

Mit μsoft automation lassen sich individuelle Messungen und Auswertungen auf leichte Weise automatisieren. Alle festgelegten Messpara meter werden in einer Messvor lage gespeichert. Der Bediener führt diese per Knopfdruck aus. Die Messdaten werden in einer Datenbank ab gelegt. Die Datenbank bildet die Schnittstelle zum Prüfsystem und einem auf Ihre Bedürfnisse zugeschnit tenen μsoft automation-Analytik-Modul.

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Kontakt/ImpressumNanoFocus AG | Lindnerstraße 98 | 46149 Oberhausen | Tel. +49 208 62 000 0 | Fax +49 208 62 000 99 | info@nanofocus.de | www.nanofocus.deSitz der Gesellschaft: Oberhausen | Registergericht: Duisburg HRB 13864 Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr. Hans Hermann Schreier | Vorstand: Jürgen Valentin (Vorstandssprecher), Marcus Grigat, Joachim SorgKonzept/Text: NanoFocus AG | Konzept/Design: Oliver Nicolay, nicolaygrafik.deFotografie: Mike Henning, henning-photographie.de | Text/Redaktion: Michael Schneiberg, schneiberg.de | Bildnachweis: NanoFocus AG, Mike Henning, Oliver Nicolay, Fotolia

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