Mikulewitsch, Merlin
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Mikulewitsch, Merlin
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Mikulewitsch, Merlin
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m.mikulewitsch@bimaq.de
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Item type:Publication, Geometry Measurement of Submerged Metallic Micro-Parts Using Confocal Fluorescence Microscopy(Springer, 2018-07-10); ; ; The in situ geometry measurement of microstructures in the laser chemical machining (LCM) manufacturing process places high demands on measurement systems because the specimen is submerged in a closed fluid circuit. The steep slopes of the manufactured micro-components and the general lack of accessibility hinder the use of standard techniques such as tactile measurement or conventional confocal microscopy. A technique based on confocal fluorescence microscopy shows promise for increasing the measurability on metallic surfaces with large curvatures. By applying an intensely scattering fluorescent coating to the specimen, the surface position can be determined by the change in fluorescence signal at the boundary between specimen and coating. In contrast to the currently tested thin coatings (<100 μm) the measurements in layers thicker than 1 mm, as required for in situ application at the LCM process, show distinct dependencies on the fluorescent medium in terms of concentration and index of refraction. Hence, a fundamentally different signal evaluation approach based on a physical model of the fluorescence signal is needed to extract the surface position information from the detected fluorescence intensity signal. For the purpose of validation, the measurement of a step geometry is performed under the condition of a thick fluid layer and referenced with a tactile measurement. As a result, the model-based approach is shown to be suitable to detect the geometry parameter step height with an uncertainty of 8.8 μm or a step submerged in a fluid layer with a thickness of 2.3 mm.journal articleBand:1Heft:380 69 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Modellbasierte optische und photothermische Schichtdickenmessung für den prozessnahen und In-Prozess-Einsatz in Fertigungsverfahren(2022-04-21); ; Die Gewährleistung einer akzeptablen Fertigungsqualität von miniaturisierten oder korrosionsbeständigen metallischen Bauteilen ist eine große technische Herausforderung. Diese Herausforderung wird durch thermochemische Fertigungsverfahren, wie der laserchemischen Bearbeitung und dem Nitrieren, bewältigt. Aufgrund der komplexen und schwer zugänglichen Prozessumgebungen dieser Verfahren existiert jedoch keine prozessnahe Messtechnik für die erzeugten Mikrostrukturen bzw. Nitrierschichten. Die laserchemisch erzeugten Mikrostrukturen sind von einer Flüssigkeitsschicht bedeckt und können bisher nur unter Laborbedingungen gemessen werden, indem man sie aus der Prozessumgebung herausnimmt. Beim Nitrierprozess kann die Nitridschichtbildung nur indirekt und unzuverlässig durch Gassensoren im 550°C-Nitrierofen vorhergesagt werden. Angesichts der fehlenden Messtechnik für die in beiden Verfahren entstehenden Schichten ist die Entwicklung geeigneter Messverfahren von großer Bedeutung. Für die Anwendung in diesen komplexen Fertigungsumgebungen werden die optischen Schichtdickenmessverfahren der konfokalen Fluoreszenzmikroskopie und der photothermischen Radiometrie untersucht. Der Fokus lag auf der Entwicklung und Anwendung von Signalmodellen, für die Schichtdickenquantifizierung, sowie auf der Untersuchung beider Messverfahren hinsichtlich ihrer Messbarkeits- und Anwendungsgrenzen. Im Ergebnis wurde trotz der Nichtlinearität der Systeme erstmalig ein messtechnischer Zugang für beide thermochemischen Fertigungsverfahren geschaffen. Quantitative Schichtdickenmessungen der LCM-Fluidschicht und der Nitrierschicht wurden durch die physikalische Modellierung der Messprinzipien selbst in der chaotischen LCM-Fluidumgebung bzw. dem heißen Nitrierofen mit Mikrometerunsicherheit ermöglicht.doctoral thesis507 634 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item type:Publication, Indirect fluorescence-based in situ geometry measurement for laser chemical machiningOptical geometry measurements of submerged workpiece surfaces in the chaotic fluid environment of laser chemical machining (LCM) are challenging, because the produced cavities feature high aspect ratios and surface gradients. To avoid reflection-based artefacts at high gradients, molecules are added to the acid, whose fluorescence is detected with a confocal setup. The model-based signal processing enables the indirect measurement of the micro-geometry even in acid layers with mm to cm thickness and is capable to cope with process-inherent bubbles. As a result, the geometry measurement is shown to be applicable for the LCM process at surface gradients up to 84°.journal article162 187