Mess- und Positionierzyklen exakt synchronisieren

„Die Control ist für uns als Anbieter von hochpräzisen Positionierlösungen das mit Abstand wichtigste Messe-Event im Umfeld der Qualitätssicherung. Deshalb freuen wir uns umso mehr, dass wir unseren Kunden, Partnern und Interessenten nicht nur virtuell gegenübertreten, sondern sie auch endlich wieder an unserem Messestand begrüßen dürfen“, betont Norbert Ludwig, Geschäftsführer bei der Aerotech GmbH in Fürth. „Und da unsere Lösungen seit jeher auch in der medizinischen Industrie weit verbreitet sind, erhoffen wir uns ebenso den ein oder anderen Synergieeffekt von der parallel stattfindenden Medizintechnikmesse MedtecLIVE/T4M.“

Kleiner Bewegungskünstler mit hervorragender Tragfähigkeit

Erstmals wird dann auch der HEX150-140HL live zu sehen sein. Dabei handelt es sich um ein Miniatur-Hexapod-Positioniersystem mit sechs Freiheitsgraden (DOF), das eine präzise Translation in X-, Y- und Z-Richtung sowie eine Rotation um jede dieser Achsen ermöglicht. „Der HEX150-140HL bietet nicht nur eine deutlich bessere minimale inkrementelle Bewegung, sondern auch einen größeren linearen Verfahrweg als alle seine Konkurrenten – und das alles bei einer kompakten und dennoch steifen Plattform“, so Norbert Ludwig. „Die Kombination aus geringer Größe, hoher Präzision und hervorragender Tragfähigkeit ermöglicht zudem ein weitaus höheres Maß an Flexibilität. Anwender können sich bei jedem Einsatz auf eine konsistente, zuverlässige Sechs-DOF-Bewegung verlassen."

So eignet sich der HEX150-140HL ideal für platzbeschränkte Anwendungen mit mehreren DOFs, die eine feine Positionierungsauflösung erfordern, wie bspw. Justage, Aufbau und Verbindungstechnik von Photonik Komponenten, Optikinspektion und -ausrichtung, optisches Wafer-Probing, Sensortests in der Luft- und Raumfahrt und bei Satelliten sowie Probenausrichtung bei Synchrotron- und Beamline-Anwendungen.

Weitere wichtige Merkmale sind die hohe Tragkraft von bis zu 7,5 kg bei einer Blockierkraft von bis zu 100 N, der große Bewegungsbereich für eine einfache Integration in komplexe Anwendungen sowie die einfache Steuerung und Programmierung mit virtueller Drehpunkteinstellung.

Laut Aerotech ist der HEX150 derzeit der präziseste Hexapod am Markt. Schnelle Einschwingzeiten erlauben hohen Durchsatz bei Wiederholgenauigkeiten von weniger als 2 μm, auch die Schrittweiten gestatten vielfältige Einsatzgebiete.

Die in der Steuerungsplattform Automation1 integrierte Simulationssoftware „HexGen Hexapod“ ermöglicht außerdem die einfache Programmierung und Steuerung der Hexapoden in jedem benutzerdefinierten Koordinatensystem. Der Anwender kann den verfügbaren Arbeitsraum visualisieren und simulieren, um mit seinem Hexapod Kollisionsbetrachtungen durchzuführen. Zudem kann er auch bereits vorkonfigurierte Modelle aus einer hinterlegten Bibliothek mit Standarddesigns direkt auswählen.

Nur nicht an der Oberfläche kratzen

Die Fertigung optischer Komponenten in der Lasermaterialbearbeitung, der Biotechnologie, Medizintechnik wie auch Halbleitertechnik erfordert hochpräzise Oberflächenmessungen inklusive zerstörungsfreier Qualitätssicherung. Laut Hersteller Aerotech ist die SMP das optimale Mehrachsen-Bewegungssystem für derartige Anwendungen. „Optische Komponenten werden überall verwendet, beispielsweise in der Medizintechnik zur Prävention, Diagnostik und Therapie oder zur Laserbearbeitung vom Materialien in der additiven Fertigung“, weiß Aerotech-Geschäftsführer Norbert Ludwig. „Hochpräzise Optik erfordert hochpräzise Messungen sphärischer, asphärischer und zylindrischer Formen, und zwar im Nanometerbereich. Voraussetzung dafür ist eine flexible 2D- und 3D-Konturierung.“ Dabei profitiert das Messgerät von der Leistungsfähigkeit der Aerotech-Controller mit ihrer hochentwickelten Bewegungssteuerung und Positionssynchroner Ausgabe (PSO – Position Synchronized Output), der sehr gleichmäßige Bewegungen selbst bei niedrigsten Geschwindigkeiten ermöglicht.

Eine generische elektrische Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle zwischen Bewegungs- und Sensorsteuerung ermöglicht durch die Synchronisation von Mess- und Positionsdaten in Echtzeit eine Achsenwiederholbarkeit im unteren Nanometerbereich. Dadurch ist die Inkrementbewegung auf Nanometerebene extrem minimal, was die Erzeugung exakter Scan- oder Punkt-zu-Punkt-Bewegungsprofile unterstützt. Wie sich in Feldversuchen und praktischen Anwendungen zeigt, reduziert sich aufgrund der hervorragenden Positioniereigenschaften die Bearbeitungszeit bei Oberflächenmessungen um bis zu 40 Prozent. Ein weiterer unverkennbarer Pluspunkt ist die Platzersparnis: ein SMP benötigt bis zu 60 Prozent weniger Stellfläche als kartesische Messsysteme.

Eine Plattform für alle Anwendungen

Fachbesucher erwartet am Messestand 5506 in Halle 5 außerdem die innovative Bewegungssteuerungsplattform „Automation1“, die im März 2022 ein neues Release erhalten hat.

Als Ersatz für die bisherigen Steuerungsplattformen von Aerotech (A3200, Ensemble und Soloist) bietet die „Automation1-Suite“ neue, leistungsfähigere Funktionen in einer einfach zu erlernenden und zu verwendenden Architektur an.

Die Version 2.2 baut auf den vorherigen Versionen auf und beeindruckt mit Features wie dem mit Spannung erwarteten „Machine Apps HMI-Entwicklungstool“. Dieses neue und vollständig anpassbare Tool ersetzt die bisherige CNC-Bedienoberfläche und verspricht laut Aerotech eine Revolutionierung der Benutzerschnittstellen für Antriebssysteme.

Zusätzlich ist die Automation1 nun auch EtherCAT-kompatibel, sodass die Anbindung an SPS-basierte Systeme ermöglicht wird und somit die Optionen für hochpräzise Bewegungsprozesse erweitert, wenn diese in einem herkömmlichen System mit geringerer Präzision eingebettet sind.

Weitere wichtige Entwicklungen des neuen Release 2.2 sind:

• Verbesserte Schnittstellen mit zusätzlichen Labview-VIs und einer Python-API
• Verbesserung der Dynamic Controls Toolbox (eine beliebte Funktion aus der A3200-Steuerung), welcher die Aerotech-Funktionen Harmonic Cancellation, Command Shaping und Cross-axis Feedforward vereint
• Schrittmotorsteuerung mit geschlossenem Regelkreis
• Anlagenweite Sicherungs- und Wiederherstellungsfunktionalität durch Verwendung der erweiterten API-Funktionalität von Aerotech

„Mit dem neuen Release 2.2 der Automation1 fungiert diese nun als komplette Maschinensteuerung mit sämtlichen Komponenten und bietet somit deutlich mehr als eine reine "Bewegungssteuerung", benennt Norbert Ludwig den wesentlichen Vorteil gegenüber vergleichbaren Lösungen.

Aerotech-Tochter Peak Metrology mit am Messestand

Die Control ist darüber hinaus das erste Messe-Event in Europa, bei dem Aerotech gemeinsam mit seiner neuen Tochter Peak Metrology auftritt. Unter der Leitung von RJ Hardt, einem langjährigen Aerotech-Ingenieur, greift Peak Metrology auf das umfangreiche Know-how von Aerotech im Bereich Positioniersysteme zurück, konzentriert sich dabei aber ausschließlich auf die Unterstützung der Industriekunden bei Lösungen für die Oberflächenmesstechnik bis hin zur kompletten Integration.

Das Demosystem auf dem Control (LF-D) zeigt, wie großformatige Tische den sichtbaren Bereich eines VHX-Digitalmikroskops von Keyence erweitern. Dadurch können im Vergleich zu den kleineren Standardtischen größere Teile geprüft und gemessen werden. Darüber hinaus bleibt die Auflösung des Mikroskops erhalten, und das Gerät als Ganzes ist in der Lage, Bilder im Nanomaßstab über große Oberflächenbereiche aufzunehmen. Darüber hinaus sind zusätzliche Funktionen wie motorisierte Kipptische, programmierbare Bildaufnahme- und Autofokus-Routinen sowie eine auf Referenzpunkten basierende Teileausrichtung verfügbar.

Diese Geräte werden häufig in der Elektronik- und Halbleiterbranche eingesetzt, um kleine Merkmale auf großen Teilen abzubilden und zu messen. Große Leiterplatten und Panels sowie Halbleiterwafer sind ideale Produkte für die Prüfung mit diesen großformatigen Positioniersystemen. Auch in der Materialwissenschaft, bei der Messung von Abmessungen und der Oberflächencharakterisierung anderer Präzisionsbauteile sind diese Maschinen hervorragend einsetzbar.

Für Anwendungen in der Oberflächenmesstechnik bietet Peak Metrology ein breites Produktspektrum an bis hin zur schlüsselfertigen Maschine. Häufig wird die Oberflächenanalyse als Qualitätssicherungsprozess unmittelbar in die Produktionskette integriert, bspw. bei der Halbleiterherstellung, der Wafer-Inspektion oder der Herstellung von Flachbildschirmen (Flat Panels). Hier wird nach fast jedem Prozessschritt die Qualität beurteilt, wofür in der Regel eine vollautomatisierte Inprozess-Prüfung mit Objektzuführung, Vermessung und anschließender Weiterverarbeitung angestoßen wird. Dabei kommt es wesentlich darauf an, dass Mess- und Positionierzyklen exakt synchronisiert werden. Anwender profitieren u.a. von leistungsfähigen Linear- und Rotationstischen sowie Steuerungen mit positionssynchronem Trigger des Sensors.