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18.12.2013

Opto-digitales Mikroskop für die Materialprüfung

Unter die Lupe genommen

Opto-digitales Mikroskop für die Materialprüfung

"Der Faktor Zeit ist für unsere Arbeit von entscheidender Bedeutung", erklärt der Dortmunder SGS-Analytiker Markus Ridder. Das gilt auch für eines der jüngsten Projekte des Instituts: die Freigabeprüfung von CFK-Teilen für die inzwischen angelaufene Serienfertigung des neuen Elektrofahrzeugs i3 von BMW.

Zur Erstmusterfreigabe mussten bisherunter anderem rund 300 CFK-Schliffe präpariert und anschließend detailliert untersucht werden. Pro Schliff wurden mit einem Mikroskop etwa 20 Einzelaufnahmen aufgenommen, die früher manuell zu kompletten Bildern zusammengesetzt wurden, denn nur das komplette Bild bei hoher Vergrößerung ermöglicht eine zuverlässige Beurteilung des Schliffs. "Der Vorgang der Bildmontage war sehr zeitaufwendig, pro Schliff dauerte die manuelle Zusammensetzung der Einzelbilder früher zwischen 15 und 20 Minuten", berichtet Ridder. Mit dem DSX 500 von Olympus wurde diese Aufgabe auf rund fünf Minuten deutlich verkürzt – worüber sich das Dortmunder SGS-Team gleich aus mehreren Gründen freut: "Einerseits lassen sich die Aufträge schneller abarbeiten, sodass die oftmals engen Terminvorgaben der Kunden eingehalten werden", erklärt Laborleiter Dr. Olaf Günnewig. "Andererseits können sich unsere hoch qualifizierten Mitarbeiter noch intensiver der eigentlichen Auswertung der Aufnahmen widmen, eben weil die Vorbereitungen nicht mehr so viel Zeit in Anspruch nehmen." Der Einsatz des opto-digitalen Mikroskops DSX 500 habe sich für SGS sowohl betriebswirtschaftlich als auch in der qualitativen Optimierung der Arbeit bereits ausgewirkt.

Möglich werden solche Fortschritte durch die funktionalen Eigenschaften des Mikroskops: Angefertigte Einzelaufnahmen lassen sich softwaregesteuert zu kompletten Bildern zusammenfügen. "Dies schafft das DSX mit einer erstaunlich hohen Genauigkeit bei der Überlagerung der Einzelbilder", so Markus Ridder. Im Unterschied zu anderen Mikroskopen müssen die Ausschnitte der Einzelaufnahmen mit dem DSX 500 nicht mehr manuell bestimmt werden, verspricht der Hersteller. Vielmehr erfolgt die Festlegung der Aufnahmebereiche über eine hochpräzise und vollautomatische Feinjustierung des motorisierten Tischs. Laborleiter Olaf Günnewig: "Das funktioniert sogar bei sehr regelmäßigen Strukturen, zum Beispiel bei der Logik eines Speicherchips, bei der viele Speicherstellen auf dem Chip wiederholt angeordnet sind und auch bei näherem Hinsehen nicht genau erkennbar ist, wo das erste Einzelbild endet und das nächste anfangen soll." Selbst bei einer Bildverkleinerung oder Bildvergrößerung verliere der Anwender bei diesem Mikroskop nicht die Orientierung. Die Funktion Makro Map zeige immer den Beobachtungspunkt auf dem Bildschirm.

Das Mikroskop bietet einen optischen Zoom von 13-fach und einen digitalen Zoom von 30-fach. Es erstellt eine Auswahl von Vorschaubildern, aus denen der Anwender das zweckmäßigste auswählen kann. Danach stellt es die dafür erforderlichen Parameter automatisch zur Verfügung.

Vor allem bei Arbeiten in der täglichen Qualitätssicherung bietet das DSX 500 aus der Sicht von Günnewig große Vorteile: "Wir untersuchen regelmäßig sehr homogen aussehende Schliffe von Turbinenschaufeln aus Flugzeugtriebwerken auf mögliche Materialeinschlüsse. Für einen Metallografen ist es nicht unbedingt eine herausfordernde Aufgabe, bei relativ hohen Vergrößerungen nach möglichen Unregelmäßigkeiten Ausschau zu halten." Über die intuitive Bedienoberfläche kann das Mikroskop schnell für die effiziente Erkennung möglicher Materialfehler eingerichtet werden. Spezielle Funktionen wie High Dynamic Range (HDR) und der geschützteAlgorithmus "Wider" bieten Möglichkeiten der Inspektion von Objekten mit Defekten bzw. starken Reflexionsunterschieden. Dank der Automatik und der einfachen Bedienung können laut Hersteller alle Mitarbeiter den Probenwechsel und die Bilderfassung übernehmen. Die Werkstoffexperten bekommen nur noch die Aufnahmen zur Auswertung auf den Tisch. Dr. Olaf Günnewig sieht darin eine weitere Möglichkeit, durch den Einsatz des Mikroskops die Effizienz der Arbeit gerade bei routinemäßigen Prüfungen einer großen Zahl von Materialproben zu verbessern – und damit hinsichtlich der Dienstleistungen seines Labors auch einen Wettbewerbsvorteil zu erzielen.

Die zeitliche Optimierung von Analysen ist aus der Sicht der SGS-Experten ein Vorteil des DSX 500 – aber auch die technischen Möglichkeiten werden nicht minder hoch eingeschätzt. Die LED-Beleuchtung des Olympus-Mikroskops ermöglicht die Kombination von Hell-und Dunkelfeld. Damit lassen sich Defekte oder Unregelmäßigkeiten problemlos erkennen. "Wir haben zum Beispiel die Differenzielle Interferenz-Kontrastfunktion sehr zu schätzen gelernt", berichtet Markus Ridder. Mithilfe dieser Funktion der Bilddarstellung (Differential Interference Contrast, DIC) können unebene Flächen bis in den Mikrobereich hinein auf mögliche Auffälligkeiten untersucht werden.

Unternehmensinformation

Olympus Deutschland GmbH Microscope National

Wendenstr. 14-18
DE 20097 Hamburg
Tel.: 040 23773-0
Fax: 040 230817

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