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Trends in der 3D- Oberflächenmessung

INTERVIEW
Trends in der 3D- Oberflächenmessung

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Der Markt für Medizintechnik wird in 2009 – trotz Finanzkrise – ein internationaler Wachstumsmarkt bleiben. Mehr denn je widmet sich die MEDTEC Europe 2009, die vom 3. bis 5. März in Stuttgart stattfindet, den Themen Innovationen und technologische Trends. Der Vorstandsvorsitzende des Oberhausener Messtechnikunternehmens NanoFocus AG, Dr. Hans Hermann Schreier, erläutert im Interview die besonderen Herausforderungen der Oberflächenmessung im Rahmen von medizintechnischen Anwendungen.

Warum stellen Sie auf der MEDTEC Europe 2009 in Stuttgart aus?

Dr. Hans Hermann Schreier: Die Medizintechnik ist eines der wichtigsten und zudem kontinuierlich wachsenden Geschäftsfelder der NanoFocus AG. Auch 2009 erwartet das Unternehmen, dass die allgemeine Nachfrage nach medizinischen Komponenten und Instrumenten mit höchsten Qualitätsanforderungen steigen wird. Gerade in diesem Bereich sind die NanoFocus-Messsysteme zur 3D-Oberflächenanalyse für ein breites Spektrum an Messaufgaben geeignet.
Welche neuen technologischen Trends erwarten Sie dort zu sehen?
Dr. Hans Hermann Schreier: Die Funktionalität sowie die Lebensdauer der Komponenten werden zunehmen. Zudem erwarten wir, dass der allgemeine Trend zur Miniaturisierung weiter anhält. Von daher werden die Anforderungen an die Qualitätssicherung und damit die Messtechnik, beispielsweise was die Messgenauigkeit angeht, weiter steigen. Bei Messgeräten werden die Aspekte Schnelligkeit und Zuverlässigkeit stetig an Bedeutung gewinnen.
Sie erwähnen die Aspekte Schnelligkeit und Zuverlässigkeit. Warum werden diese immer wichtiger?
Dr. Hans Hermann Schreier: Der Aspekt Schnelligkeit ist wichtig, damit die Messsysteme in der prozessnahen Kontrolle eingesetzt werden können. Hohe Messgeschwindigkeiten sind zudem kostensparend, da der Arbeitsaufwand für Messungen reduziert wird. So sinken die Personalkosten und durch die zeitnahe Fehlererkennung wird weniger Ausschuss bei Fehlproduktionen produziert.
Worin liegen die besonderen Herausforderungen für die Messtechnik im Rahmen der Medizintechnik?
Dr. Hans Hermann Schreier: Im Medizinbereich sind die Anforderungen an die Qualität der Produkte besonders hoch, da sie im oder am menschlichen Körper eingesetzt werden. Dieser Anspruch wird entsprechend an die eingesetzte Messtechnik weitergegeben. Hier ist eine hohe Genauigkeit erforderlich, entsprechend anspruchsvoll sind die Anforderungen an die Messsicherheit des Messgeräts als auch der Software.
Warum ist hier die hohe Oberflächengenauigkeit von so großer Bedeutung?
Dr. Hans Hermann Schreier: Die Oberflächengenauigkeit ist deshalb so wichtig, weil es im Medizintechnikbereich oftmals um technische Komponenten geht, die vom Körper angenommen werden müssen. Als Beispiele sind hier Implantate zu nennen, bei denen es um das Reibverhalten wie etwa bei Hüftgelenken beziehungsweise das Anwachsen im Kiefer bei Dentalimplantaten geht. Ein weiteres Beispiel für die hohen Anforderungen an die Oberflächengenauigkeit sind medizintechnische Komponenten, die eine Strömungsoptimierung für den Bluttransport erfordern.
Und die Hauptanwendungsfelder der 3D-Oberflächenmessung bei der Medizintechnik lauten wie?
Dr. Hans Hermann Schreier: Unsere Technologie findet ein breites Anwendungsfeld in der Medizintechnik. Eine wichtige Applikation ist die Qualitätssicherung bei Implantaten, beispielsweise Dentalimplantate oder künstliche Hüftgelenke. Des Weiteren sind die 3D-Oberflächenmesssysteme gut geeignet für die Untersuchung von Stents und Helixstrukturen, ebenso wie für die Prozesskontrolle bei der Herstellung von Dialysefiltern und die Schichtdickemessung von Biocoatings. Auch technische Komponenten für Blutpumpen und Katheter sowie Oberflächen, beispielsweise von Pipetten und Kanülen, können mittels NanoFocus-Technologie hervorragend qualifiziert und quantifiziert werden. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Mikrofluidik.
In welchem Auflösungsbereich muss diese liegen und wie wird das mit 3D-Oberflächenmessung erreicht?
Dr. Hans Hermann Schreier: In der z-Richtung Auflösungen bis in den Nanometerbereich und in x/y-Richtung bis in den Submikrometerbereich. Dabei beruht die NanoFocus-Technologie für die 3D-Oberflächenanalyse auf dem Konfokalprinzip, das auf optischer Filterung mit Hilfe einer rotierenden Vielfachblende basiert.
Welche Vorteile verspricht die 3D-Oberflächenmessung im Vergleich zu anderen Messmethoden?
Dr. Hans Hermann Schreier: Die 3D-Oberflächenmesstechnik ist extrem flexibel in ihrer Anwendung was die Materialien angeht. So können mit unseren Systemen Oberflächen von hochpolierten Kunststoffen – wie bei künstlichen Gelenken – bis zu diffusen Kunststoffen dargestellt werden. Zudem arbeiten die Messgeräte zuverlässig, schnell und mit einer hohen Wiederholgenauigkeit. Im Gegensatz zu taktilen Verfahren können empfindliche Oberflächen (polierte Oberflächen, weiche Materialien) zerstörungsfrei untersucht werden. Auch ist mit den Messgeräten von NanoFocus die Messung der Dicke von transparenten Schichten wie Biocoatings möglich.
Welche Neuheiten werden Sie auf der MEDTEC Europe in Stuttgart präsentieren?
Dr. Hans Hermann Schreier: Die NanoFocus AG stellt zwei Kompaktsysteme aus den beiden Produktlinien µsurf und µscan aus. Dies wird zum einen das konfokale 3D-Oberflächenmessgerät µsurf explorer sein. Des Weiteren wird NanoFocus auf der MEDTEC 2009 eine Produktneuheit, den µscan explorer, präsentieren. Das kompakte, automatisierbare 3D-Scanning-Profilometer ist ebenfalls für multifunktional im Medizinbereich einsetzbar.
Was kann der neue µscan explorer leisten?
Dr. Hans Hermann Schreier: Der µscan explorer ist eine Ergänzung zur µscan-Produktlinie. Zur µscan-Technologie: Mit dem Scanning-Profilometer µscan wird die Topografie zeilenförmig erfasst. Während der Verfahrtisch mit der Probe mikrometergenau unter dem Sensor entlangfährt, misst der Punktsensor zeitgleich lokal die Höhe der Oberfläche und speichert diese in einem Höhenprofil ab. Somit lassen sich komplette flächenhafte Topografien aus Zeile für Zeile gewonnenen Höhenprofilen zusammensetzen. Im Gegensatz zu Tastschnittgeräten misst das µscan berührungslos und bis zu 100 Mal schneller. Deshalb ist es hervorragend für den direkten Einsatz im Produktionsprozess zur Qualitätssicherung von Oberflächen geeignet.
Im Vergleich zu dem bisher existierenden µscan custom, das individuell an die Anforderungen des Kunden angepasst wird, ist der µscan explorer ein kompaktes aber dennoch in der Anwendung sehr flexibles System, das aufgrund der standardisierten Bauweise zu einem sehr guten Preis-/Leistungsverhältnis angeboten werden kann. Ein Sensor ist serienmäßig im Paket enthalten, ein weiterer kann zusätzlich zeitgleich neben der Kamera installiert werden. Der Kunde kann zwischen drei verschiedenen Sensoren wählen, die sich im Messbereich unterscheiden (400, 1000 und 4000 µm). Weiterhin wurde beim µscan explorer die Benutzerfreundlichkeit weiter verbessert. Dies zeigt sich zum einen in der übersichtlich strukturierten Software, die auch die Möglichkeit bietet, Mess-Rezepturen abzulegen und immer wieder zu verwenden. Des Weiteren befindet sich ein Remote Control zur Steuerung direkt am System. Ein Signalbalken zeigt weiter an, ob man sich innerhalb oder außerhalb des Messbereichs befindet.
Wer setzt diese Messtechnik ein?
Dr. Hans Hermann Schreier: Die NanoFocus-Messtechnik wird sowohl von Unternehmen als auch Instituten und Forschungseinrichtungen genutzt. Einsatz findet sie in der produktionsnahen Prozesskontrolle wie auch in der Forschung und Entwicklung neuer Materialien und Produkte. Aufgrund des robusten Aufbaus der Messsysteme und der Möglichkeit einer zusätzlichen Schwingungsdämpfung können die Geräte nicht nur im Labor, sondern auch direkt in der Produktion aufgestellt werden.
Nanofokus AG, Oberhausen
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