Was die Textur über eine Oberfläche aussagt

Die Oberflächentextur definiert die topografischen Merkmale einer Werkstückoberfläche einschließlich ihrer Eigenschaften wie Rauheit, Welligkeit und Lage. Solche Oberflächenparameter können die Leistung, das Aussehen, die Reibung, unter Umständen die Korrosionsbeständigkeit, das Ermüdungsverhalten und letzlich oft die Funktionalität eines Bauteils beeinflussen. Die Oberflächentextur betrifft damit ein breites Spektrum von Produkten und Präzisionsbauteilen, sei es in industriellen Maschinen und Anlagen, medizinischen Geräten, im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrttechnik sowie bei Elektronik und Konsumgütern.

Optische 3D-Messtechnik wie die TopMap Profilometer liefern 3D-Messdaten basierend auf präzisen Höhendaten durch flächenhafte, berührungsfreie Abtastung. Die Kohärenz-Scanning-Interferometrie ermittelt Millionen von Messpunkten binnen Sekunden, für wiederholgenaue Messungen und zuverlässige Messergebnisse. Kontaktieren Sie uns für eine kostenlose Demo und Machbarkeitsstudie!

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Definition und ISO-Normen für die Oberflächentextur

Die Oberflächentextur wird anhand verschiedener Parameter und Normen definiert und charakterisiert, unter anderem durch die Internationale Organisation für Normung (ISO). Zu den relevanten ISO-Normen zur Definition und Messung der Oberflächentextur gehören:

  • ISO 4287: In dieser Norm werden Begriffe, Definitionen und Parameter im Zusammenhang mit der Oberflächenbeschaffenheit festgelegt. Sie bietet einen umfassenden Leitfaden zum Verständnis der Oberflächentextur-Terminologie und taktiler Messmethoden.
  • ISO 25178: Diese Norm befasst sich mit der Messung der Oberflächentextur unter Verwendung von flächenhaften (3D-) Messverfahren, wie z. B. Kontaktprofilometer, chromatisches konfokales Messgerät, Kohärenz-Scanning-Interferometrie und Fokusvariation. Sie führt Parameter wie Sa (arithmetische mittlere Höhe) und Sq (root mean square height) zur Charakterisierung der 3D-Oberflächentextur ein.
  • Neue ISO 21920: Diese dreiteilige Reihe ersetzt einige der zum Teil jahrzehntealten Normen, fasst Informationen zusammen und sorgt in vielen Bereichen für mehr Klarheit. Gleichzeitig findet eine Harmonisierung mit der amerikanischen ASME-Norm und der ISO 25178 für Oberflächenbeschaffenheit statt.
Schema der Linienprofilbewertung der Oberflächenrauheit nach ISO 4287, 4288 und ISO 3274
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Charakterisierung von (3D-)Texturen mit optischer und taktiler Profilometrie

Es gibt verschiedene Ansätze zur Messung der Oberflächentextur:

  • optische, berührungslose Messungen
  • und taktile, linienbasierte Messungen.

Die ISO-Normen bieten einen gemeinsamen Rahmen für die Charakterisierung und Spezifikation einer Oberflächentextur, unabhängig von der verwendeten Messmethode.

Taktile Messung der Oberflächentextur

Bei taktilen Oberflächenprofilmessgeräten wird die Oberfläche des zu messenden Materials mit einem Taststift oder einer Sonde physisch berührt. Der Taststift bewegt sich entlang der Oberfläche und zeichnet die Höhenunterschiede während der Bewegung auf. Diese Profiler eignen sich hervorragend für die Messung von Oberflächenrauhigkeit und Texturparametern wie Ra, Rz und Rq. Sie sind in der Regel für eine Vielzahl von Oberflächen genau, auch für solche, die transparent oder undurchsichtig sind. Die taktile Messung bietet einen direkten und präzisen Kontakt mit der Oberfläche und ermöglicht eine detaillierte Analyse feiner Oberflächenmerkmale. Taktile Profiler können jedoch empfindliche oder weiche Oberflächen beschädigen und sind bei der Messung großer Flächen zeitaufwendig und langsam. Der Taststift unterliegt dabei der Abnutzung, was die Messergebnisse im Laufe der Zeit verfälschen kann.

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Schema der flächenhaften Bewertung der Oberflächenrauheit nach ISO 25178-1,-2,-3
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3D Textur optisch und flächenhaft scannen

Optische Oberflächenprofiler, auch bekannt als berührungslose Weißlicht-Profilometer oder Interferometer mit kontinuierlicher Abtastung, verwenden optische Methoden zur Erfassung der 3D-Oberflächentopografie, ohne die Oberfläche physisch zu berühren. Sie eignen sich hervorragend für die Messung von 3D-Oberflächenrauheitsparametern und -texturen, wie Sa und Sq, sowie für die Erfassung detaillierter Oberflächenstrukturen und -formen. Optische Profiler sind zerstörungsfrei und für alle Arten von Oberflächen geeignet, auch für zerbrechliche oder empfindliche. Sie sind auch schneller bei der Messung größerer Oberflächenbereiche. Allerdings können optische Profiler bei glänzenden und gebogenen Oberflächen Einschränkungen aufweisen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wahl zwischen optischen und taktilen Oberflächenprofilierungsmethoden von der spezifischen Anwendung, der Art der zu messenden Oberfläche, der erforderlichen Genauigkeit und anderen Faktoren abhängt. Beide Methoden haben ihre Vorteile und Grenzen.

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