Messtechnik 03. Mrz 2022 Von Stephan W. Eder

Optik: Technologietransfer aus der Grundlagenforschung

Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) hat mehrere Normale für nicht kugelförmige Optiken – sogenannte Asphären – entwickelt, die die Kalibrierung entsprechender Messgeräte deutlich verbessern helfen.

Das erste marktreife Normal: ein Multi-Radien-Prüfkörper (überhöhte Darstellung). Er ist voraussichtlich ab Frühjahr 2022 kommerziell erhältlich.
Foto: PTP

Optiken, deren Form deutlich von der Kugelform abweicht (s. Kasten), sogenannte Asphären oder Freiformflächen, sind wesentliche Komponenten vieler moderner Abbildungssysteme. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) hat sich im Rahmen zweier Forschungsprojekte jetzt darum gekümmert, wie sich entsprechende Asphären- und Freiformflächenmessgeräte einfacher als bisher charakterisieren lassen. Noch in diesem Jahr sollen erste Messnormale mit dem neuen System in den Markt gebracht werden.

Die rückführbare Vermessung von Asphären und Freiformflächen mit Unsicherheiten im Bereich einiger Zehn Nanometer stelle – anders als bei sphärischen Optiken – eine große Herausforderung dar, so die PTB in einer Mitteilung. Zur Vermessung würden heutzutage taktile Messverfahren wie Mikro-Koordinatenmessgeräte (µCMM) sowie optische Messverfahren eingesetzt. Die neu entwickelten Asphärennormale wiesen Formeigenschaften auf, „die sich mit etablierter Messtechnik rückgeführt messen lassen“, heißt es.

Messtechnik: „gelungener Technologietransfer“

Jetzt mag die PTB an einer solchen Entwicklung mitwirken, die Bundesbehörde vermarktet sie aber nicht. In Bezug auf die neuen Asphärennormale spricht die PTB von einem „gelungenen Technologietransfer“; „ein führendes Industrieunternehmen des Bereichs“ werde demnächst das erste Normal, einen patentierten Multi-Radien-Prüfkörper, auf den Markt bringen, voraussichtlich ab Frühjahr 2022. Die gefertigten Asphärennormale würden abschließend in der PTB bezüglich ihrer Sphärizität und Radien kalibriert.

Bei diesem Multi-Radien-Prüfkörper würden, so die PTB, Kugelsegmente verschiedener Radien kombiniert. „Die Radien der einzelnen Kugelabschnitte und die geringen, aber unvermeidlichen Abweichungen von der perfekten Kugelform (Sphärizität) können beispielsweise mit Fizeau-Interferometern rückgeführt gemessen werden. Die so bestimmten Formeigenschaften dienen dann als Referenz für Messgeräte zur Untersuchung nicht sphärischer optischer Flächen“, so die Behörde in der Mitteilung. Derartige Asphärennormale seien „für Prüflaboratorien entlang der Rückführungskette und zur Qualitätssicherung in der Industrie prädestiniert“.

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