Bei der Fertigung hochwertiger Oberflächen für optische Bauteile stellen mittelfrequente Fehler ein besonderes Problem dar, da sie nicht durch nachfolgende Prozessschritte entfernt werden können und nicht ohne Weiteres durch eine Anpassung der Prozessparameter kompensierbar sind. Zudem sind sie erst nach Durchführung der einzelnen Prozessschritte klar erkennbar. Durch die Anwendung von akustischer Sensorik innerhalb von Werkzeugmaschinen ist es möglich, im Speziellen diese Fehler, aber auch andere ungünstige Situationen im Verarbeitungsprozess, zu erkennen. Weiterhin ist es denkbar, Rückschlüsse auf den Zustand der Maschine und auf voraussichtlich auftretende Ausfälle der Maschine durch Veränderungen innerhalb des Frequenzspektrums zu ziehen.
Eine Herausforderung für die Optikindustrie ist die prozesssichere Herstellung von hochpräzisen, anspruchsvoll zu fertigenden und kundenindividuellen optischen Komponenten. Wesentliches Merkmal für die Qualität von Präzisionsoptiken ist vorrangig die Einhaltung der Toleranzen bezüglich Formabweichung [µm] und Rauheit [nm]. Sogar leichte Schwingungen während der Bearbeitungsprozesse in Optikmaschinen können zu Fehlern auf der Oberfläche optisch wirksamer Bauteile führen.
Zielsetzung des Vorhabens war die Entwicklung einer Mess- und Analyse-Methode, die die Erkennung von Fehlern und Störungen mittels akustischer Sensoren (Mikrofonen) innerhalb von Werkzeugmaschinen und im Verarbeitungsprozess ermöglicht.
Im Rahmen des Projektes wurde ein programmierbares Aufnahmesystem gebaut, das in einem breiten Frequenzband und unter spezifischen Umgebungsbedingungen die Aufnahme von akustischen Signalen erlaubt. Die Versuche wurden an mehreren Fertigungsmaschinen durchgeführt mit dem Ziel, Besonderheiten bei MSFE(mittelfrequente Fehler)-kritischen Frequenzen und in Frequenzbändern, die den Zustand der Maschine anzeigen, festzustellen. Basierend auf den gemachten Aufnahmen wurden die Werte (Frequenz, Amplituden, Korrelationskoeffizienten, Lautstärke) auf Möglichkeiten zur Charakterisierung untersucht.
Es wurden die Grundlagen zum Zugriff auf die akustischen Emissionen einer Optikbearbeitungsmaschine entwickelt. Die Analyse der akustischen Emission mittels Korrelationskoeffizient in bestimmten Frequenzbereichen ermöglicht es, Änderungen zum Maschinenzustand zu beobachten. Bisher konnte die entwickelte Sensorik noch nicht zur Erkennung von Spindeldrehfrequenzen beim Bearbeitungsprozess im Kontakt mit dem Glas, bei dem maßgeblich MSFE entsteht, herangezogen werden. Weitere Untersuchen sollen diesen Einsatzbereich erschließen.
