Fragen Sie jeden Messtechniker, was die größte versteckte Quelle für Messfehler ist, und viele zeigen überhaupt nicht auf das Instrument -, sondern auf den Raum. Ein Laserinterferometer mit einer Genauigkeit im Nanometerbereich ist nur so gut wie die Umgebung, in der es betrieben wird. Temperaturschwankungen, Bodenvibrationen und Schwebstaub können die Wiederholbarkeit der Messungen stillschweigend beeinträchtigen, lange bevor das Gerät selbst zum begrenzenden Faktor wird.
Warum ein halber Abschluss wichtig sein kann
Die meisten festen Materialien dehnen sich mit der Temperatur aus und ziehen sich zusammenPräzisionskomponentensind keine Ausnahme. Eine Messbasis aus Granit oder Metall, die sich in einer Fertigungshalle auch nur um einen Bruchteil eines Grad Celsius verschiebt, kann zu Dimensionsänderungen in der Größenordnung von Mikrometern - führen. Dies ist genau das Toleranzband, innerhalb dessen Halbleitergeräte, KMGs und optische Inspektionssysteme zu messen versuchen. Aus diesem Grund klimatisieren seriöse Präzisionsfertigungsanlagen nicht einfach nur einen Raum; Sie konstruieren es als kontrolliertes System mit strenger, kontinuierlicher Temperatur- und Feuchtigkeitsregulierung.
Wie eine ordnungsgemäß konzipierte Messumgebung aussieht
Es gibt einen bedeutenden Unterschied zwischen einem Raum, der „gekühlt“ wird, und einem Raum, dessen Temperatur- und Luftfeuchtigkeit-aus messtechnischen Gründen tatsächlich kontrolliert werden. Anlagen, die für Ultra--Präzisionsarbeiten gebaut sind, berücksichtigen in der Regel mehrere Faktoren gleichzeitig:
Bodenkonstruktion. Der Boden selbst muss eine stabile, nicht-resonante Masse sein. Ultra{3}}harte Betonböden, die bis zu einer Dicke von einem Meter oder mehr gegossen werden, werden in speziellen Werkstätten mit konstanter-Temperatur und konstanter-Luftfeuchtigkeit verwendet, insbesondere weil dünnere Böden oder Böden mit geringerer{6}}Dichte Umgebungsvibrationen weitaus leichter übertragen.
Schwingungsisolierung. Selbst ein gut-gebauter Boden kann Vibrationen von Geräten in der Nähe, Fußgängerverkehr oder Straßenaktivitäten im Freien übertragen. Anti--Vibrationsgräben - Isolationskanäle, die um den Umfang des Messbodens geschnitten sind, üblicherweise etwa 500 mm breit und bis zu 2 Meter tief -, entkoppeln den Messbereich physisch von umgebenden strukturellen Vibrationsquellen.
Materialtransportgeräte. Für den Transport schwerer Granit- oder Metallteile in und aus einer Werkstatt sind häufig Brückenkräne erforderlich. Herkömmliche Kräne verursachen jedoch eigene Geräusche und mechanische Vibrationen. Leise-laufende Laufkransysteme werden in hochpräzisen Werkstätten gezielt eingesetzt, um Störungen der Messumgebung während des Betriebs zu vermeiden.
An den Reinraum-angrenzende Montage. Bei Granitkomponenten, die für Halbleitergeräte bestimmt sind, erfolgt die Endmontage zunehmend in speziellen Räumen mit konstanter -Temperatur und Staubkontrolle-, die nach Standards gebaut sind, die Halbleiter-Reinräumen ähneln -, wodurch Partikelverunreinigungen vermieden werden, die andernfalls die Oberflächenbearbeitung und Montage im Sub--Mikrometerbereich beeinträchtigen könnten.
Warum dies über die Fabrik hinaus wichtig ist
Für Käufer von Präzisionskomponenten aus Granit und Metall ist die Umgebung, in der ein Lieferant fertigt und misst, kein nebensächliches Detail -, sondern Teil der Spezifikation. Eine Komponente, die in einem unkontrollierten Raum auf den Bruchteil eines Mikrometers genau als eben gemessen und zertifiziert wurde, hält diese Toleranz möglicherweise nicht mehr ein, wenn sie das Werk verlässt, einfach weil die Messung selbst unter instabilen Bedingungen durchgeführt wurde. Aus diesem Grund sind Kalibrierzertifikate von akkreditierten Metrologieinstituten wichtig und die Rückverfolgbarkeit auf ein nationales Metrologieinstitut wird bei seriöser industrieller Beschaffung als Grundvoraussetzung und nicht als Bonusmerkmal betrachtet.
Umweltkontrolle ist ein Prozess, keine Funktion
In einem Datenblatt kann leicht behauptet werden, dass es sich um eine „klimakontrollierte Fertigung“ handelt. Es ist viel schwieriger, tatsächlich ein Bodensystem, eine Schwingungsisolationsstruktur und einen an einen Reinraum angrenzenden Montageprozess zu konstruieren, der dem kontinuierlichen industriellen Einsatz standhält. Da in der Halbleiter-, Luft- und Raumfahrttechnik sowie in der modernen Messtechnik immer engere Toleranzen gefordert werden, werden die Anlagen, die ihre Grundkomponenten herstellen, zunehmend nicht nur nach der Präzision ihrer Maschinen beurteilt, sondern auch nach der physischen Umgebung, in der diese Maschinen arbeiten.