Berührungslose Schwingungsmessung auf kleinen Strukturen mit Laservibrometern

VibroScan QTec Neo punktet mit Mehrkanalinterferometrie, lateraler Auflösung und KI.

Die optische Schwingungsmessung mittels Laservibrometern spielt eine zentrale Rolle in der Analyse und Optimierung technischer Bauteile, insbesondere wenn es um kleine Strukturen und Komponenten geht. Im industriellen und akademischen Umfeld wächst der Bedarf, feinste Schwingungen zerstörungsfrei, rückwirkungsfrei und mit höchster Präzision zu erfassen – seien es Mikrosysteme, elektronische Baugruppen oder medizintechnische Komponenten. Neben der bewährten MSA-Baureihe von speziellen Micro System Analyzern für Messungen an Mikrosystemen im Halbleiterbereich, bietet die neueste Generation der Polytec VibroScan-Baureihe in der QTec Neo Variante mit sichtbarem Laser neue Möglichkeiten speziell im Meso-Bereich für Strukturgrößen zwischen 0,01 mm und 20 mm. VibroScan QTec setzt auch hier neue Maßstäbe im Hinblick auf Performanz und Signalqualität.

Anwendungen der optischen Schwingungsmessung auf kleinen Strukturen

Laservibrometer wie VibroScan QTec Neo sind prädestiniert für die berührungslose Schwingungsanalyse an kleinen Komponenten, bei denen konventionelle Sensorik an ihre Grenzen stößt.

Typische Einsatzgebiete umfassen auf Ebene der Messobjekte:

• Mikrosystem- und Feinwerktechnik (Sensoren, Mikroaktuatoren …)
• Elektronische und medizinische Bauteile
• Ultraschallkomponenten

Auf Ebene der Unternehmensprozesse:

• Grundlagenforschung
• Produktentwicklung und Produktvalidierung (FE-Validierung, Strukturdynamik, NVH)
• Qualitätssicherung und End-of-Line-Prüfung fertiger Komponenten

Gerade bei der Charakterisierung von Eigenschwingformen und Betriebsmoden, der Validierung von Simulationen und der Früherkennung potenzieller Fehlerquellen ist bei der Messung auf feinsten Strukturen die verwendete Laserwellenlänge entscheidend. Warum ist das so?

Vorteile von Laservibrometern mit sichtbarem Helium-Neon-Laser

Laservibrometer mit Laserwellenlängen im sichtbarem Spektralbereich bieten eine Reihe technischer Vorteile, insbesondere bei Messungen auf kleinen Strukturen:

• Hervorragende Fokussierbarkeit: Die kurze, sichtbare Wellenlänge ermöglicht mit optionalen Zusatzoptiken einen sehr kleinen Laserspot (bis in den µm-Bereich), damit können selbst sehr kleine Objekte gezielt gemessen werden, ideal etwa zur Untersuchung von Bonddrähten, Ultraschalltransducern, Sensoren oder medizinischen Mikrosystemen
• Präzise, punktgenaue Messung: Die sichtbare Strahlung erlaubt eine exakte Positionierung des Messpunkts – für den Anwender ist die Messstelle direkt sichtbar.

Messung durch Wasser: Der Helium-Neon-Laser durchdringt Wasser nahezu verlustfrei, was Anwendungen in der Fluidmechanik, Medizintechnik und Biologie eröffnet. Berührungslose, rückwirkungsfreie Messung: Gerade bei filigranen oder empfindlichen Strukturen verhindert die optische Messtechnik jede Beeinflussung durch Masse oder Verdrahtung eines Sensors.

Neben dieser spezifischen Eignung für kleine Messobjekte verfügt das Polytec VibroScan QTec Neo auch über eine einzigartige Signalqualität und erreicht dadurch eine besondere Produktivität. Wodurch genau wird dies erreicht?

QTec-Technologie: Neue Qualität der Schwingungsmessung

Mit der patentierten QTec-Mehrkanalinterferometer-Technologie hat Polytec der Laservibrometrie erneut einen Innovationsschub gegeben. Die wichtigsten Alleinstellungsmerkmale des VibroScan QTec Neo mit sichtbarem Laser:

• Zuverlässigen Resultate dank maximaler optischer Empfindlichkeit: QTec nutzt das Konzept der Mehrkanalinterferometrie, das die Auswirkungen der bei Lasermessungen unvermeidlichen Speckle-Effekte komplett eliminiert und so für ein unschlagbares Signal-Rausch-Verhältnis sorgt – unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit des Messobjekts. Selbst auf dunklen, biologischen, spiegelnden oder rotierenden Objekten liefert QTec immer stabile Messdaten.
• Höchste Geschwindigkeit und Automatisierung: Komplexe Messgitter werden mit KI schnell generiert und mit der Unterstützung von QTec bis zu 10 mal schneller abgefahren als konventionelle Systeme. Die komplette Messwertübertragung erfolgt verlustfrei über Ethernet.
• Flexibler Einsatzbereich: Der kleine Messfleck sowie die modulare Zusatzoptik erlauben Untersuchungen an Bauteilen unterschiedlichster Größenverhältnisse von wenigen Mikrometern bis zu mehreren Metern.
• Portabilität und Prozessintegration: Das VibroScan QTec Neo lässt sich dank kompakter Bauweise und offener Schnittstellen einfach in bestehende CAE- und Prüfprozesse integrieren und ist auch für den Feldeinsatz bedienbar.

Typische Praxisbeispiele

Die Vorteile der Technologie ergeben sich insbesondere in folgenden Anwendungen:

• Sensoren, Aktoren, Mesomechanische Systeme (Feinwerktechnik) und größere MEMS: Feinstrukturierte Bauteile können dank des kleinen Laserspots exakt charakterisiert werden. Dies hilft in der Entwicklungsphase bei Performanz- und Modellvalidierungen sowie dabei, deren Betriebsfestigkeit und Schwingungsrobustheit frühzeitig sicherzustellen.
• Lateral hochauflösende Schwingungsanalysen in medizinischen Anwendungen.
• Vibrometermesssungen an miniaturisierten medizintechnischen Komponenten liefern wichtige Impulse für die Produktentwicklung und Qualitätskontrolle.
• Elektronische Bauteile: Auch feinste Bonddrähte und lötfreie Verbindungen lassen sich unter elektrischer Last prüfen, um Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu gewährleisten.

Fazit

Die berührungslose Schwingungsmessung mit Laservibrometern im sichtbaren Spektralbereich auf Basis der QTec-Technologie bietet enorme Vorteile für anspruchsvolle Aufgaben in Forschung, Entwicklung und Qualitätssicherung – besonders bei kleinen Strukturen und Komponenten. Das neue VibroScan QTec Neo vereint Fortschritte in Signalqualität, Automatisierung und Bedienerfreundlichkeit und macht die optische Schwingungsmessung so effizienter, flexibler und sicherer für moderne Entwicklungs- und Fertigungsprozesse.

Mehr Informationen