Entwicklung einer hochpräzisen Linear-Magnetisieranlage für die Beschreibung von magnetischen Maßstäben (ELM2)

Problemstellung
In zahlreichen Industriebereichen werden Messsysteme auf magnetischer Basis genutzt, wie z. B. in Werkzeugmaschinen oder bei Maschinen in der Halbleiterfertigung. Hier behaupten sie sich gegenüber Messsystemen auf optischer oder induktiver Basis, da sie besonders robust gegenüber der üblichen Kontamination durch Flüssigkeiten, Staub, Späne etc. in der Endanwendung sind. Magnetische Messsysteme bestehen aus Sensoren, die ein Muster aus Nord- und Südpolen an einem Maßstab nutzen, um Weg- oder Winkelinformationen zu generieren.

Zielsetzung
Bei sehr hohen geforderten Genauigkeiten (deutlich unter 1 µm) oder bei längeren Bewegungen (deutlich mehr als 1 m) gibt es Anwendungen, die für bisherige magnetische Messsysteme nicht zugänglich sind. Um diese Herausforderung zu lösen, ist das Ziel des KMU-innovativ Projekts ELM2, einen Demonstrator für die Herstellung von Messsystemen mit größeren Messlängen und höheren Genauigkeiten bei verbessertem Preis-Leistungs-Verhältnis zu entwickeln. Dabei soll eine Schreiblänge von bis zu 5 Metern mit einer Schreibgenauigkeit von ±1 µm/m erreicht werden.

Vorgehensweise
Die Verbesserung des Niveaus für magnetische Messsysteme wird durch eine zu entwickelnde, hochpräzise Linear-Magnetisier-Anlage erreicht. Mittels numerischer Simulationen zur gezielten Strukturanalyse und -optimierung soll eine thermisch stabile und steife Maschinenstruktur konzipiert werden, um Maßstäbe mit bis zu 5 m Länge schnell und präzise zu beschreiben. Dabei sind eine Direktantriebstechnik und Leichtbau-Strukturelemente zu adaptieren, sodass sie die Maschinendynamik und den Durchsatz verbessern. Innerhalb des Forschungsprojekts wird ein neues Schreibverfahren zur Polkorrektur entwickelt. Dieses innovative Schreibverfahren bietet die Möglichkeit zum kontinuierlichen Schreiben sowie zum gleichzeitigen Schreiben und Messen. Diese Entwicklungen ermöglichen einerseits eine höhere Maßstabspräzision und realisieren andererseits einen signifikanten Produktivitätssprung.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Mit erfolgreichem Projektabschluss eröffnen sich zwei wesentliche Einsatzgebiete für das verarbeitende Gewerbe. Zum einen können Messsysteme für Scanning-Plattformen mit längeren Verfahrwegen hergestellt werden. Das stellt einen erheblichen Wettbewerbsvorteil dar. Eine wirtschaftliche Herstellung und Prüfung von großen Formaten für die Halbleiterindustrie wird ermöglicht. Zum anderen werden Anlagen an Hersteller von Wegmesssystemen für die Industrieautomatisierung angeboten. Die Hersteller erweitern oder ergänzen damit ihre eigene Produktpalette.

• ITK Dr. Kassen GmbH