Matthias Eifler

• Die geometrische Produktspezifikation steht - wie viele andere Industriezweige - vor einschneidenden Veränderungen. Durch Digitalisierung und Automatisierung ändern sich viele industrielle Rahmenbedingungen. Ziel dieser Arbeit ist es, die derzeitigen Trends für die industrielle Rauheitsmesstechnik systematisch zusammenzutragen. Basierend auf diesen Veränderungen werden korrespondierende eigene Forschungsarbeiten vorgestellt, welche an die gezogenen Schlussfolgerungen anknüpfen. Dabei wird ein ganzheitlicher Ansatz zur Betrachtung technischer Oberflächen gewählt, welcher zunächst die fertigungstechnische Erzeugung deterministischer Rauheitsstrukturen analysiert. Anschließend werden die Beschreibung der resultierenden Topographiemerkmale mittels mathematischer Modelle und deren messtechnische Erfassung durch typische Topographie-Messgeräte untersucht. Weiterhin wird die hierauf aufbauende Charakterisierung der Oberfläche thematisiert, welche durch die Anwendung der Operationen Einpassung, Interpolation, Filterung und Berechnung von Rauheitskenngrößen gekennzeichnet ist. Im Rahmen fertigungstechnischer Betrachtungen werden dabei neue Technologien für die Herstellung flächenhafter Kalibriernormale untersucht, welche stellvertretend für deterministische Rauheitsstrukturen dienen, die immer weitere industrielle Verbreitung finden, um funktionelle Bauteileigenschaften mithilfe der Oberflächenbeschaffenheit abzubilden. Als Fertigungsverfahren werden dabei das direkte Laserschreiben sowie das Mikrofräsen betrachtet. Für die eigentliche Betrachtung dieser Oberflächen werden dabei Ansätze zur Modellierung von Rauheitseigenschaften untersucht, welche auf Methoden aus der Zeitreihenmodellierung basieren. Die messtechnische Erfassung von Rauheitsstrukturen ist anschließend Gegenstand der Analyse des Übertragungsverhaltens. Dabei werden hier ebenfalls Modelle genutzt, um die Übertragung von Oberflächeneigenschaften durch technische Rauheitsmessgeräte zu modellieren. Letzte Betrachtungen werden zur Auswertung von Rauheitskenngrößen angestellt. Dabei werden insbesondere die funktionsorientierten Rauheitskenngrößen untersucht, welche aufgrund der zunehmenden Komplexität technischer rauer Oberflächen verstärkt an Bedeutung gewinnen.
• The Geometrical Product Specification faces, just as many other industrial branches, significant changes. Caused by digitalization and automation many industrial frameworks change. The objective of this work is a systematic collection of the current trends in industrial roughness metrology. Based on these changes, corresponding examinations are introduced which are based on the drawn conclusions. In doing so, a holistic approach for the examination of technical surfaces is chosen that initially analyzes the manufacturing of deterministic rough surface structures. Subsequently, the description of the resulting topographic features with the aid of mathematical models and their metrological characterization with typical topography measuring instruments are examined. Building on this, the characterization of the surface is addressed based on the operations fitting, interpolation, filtering and calculation of roughness parameters. In order to consider the manufacturing process, new technologies for the manufacturing of areal material measures are taken into account. These samples are representative for deterministic rough surfaces that gain more and more industrial relevance as they can image functional properties of a component based on their microstructures. For their manufacturing, direct laser writing and micro-milling are investigated. Subsequently, the analysis of these surfaces is examined by applying approaches that are deduced from time series modeling for the description of their roughness properties. The measurement of the rough surfaces is subsequently considered when the transfer behavior of measuring instruments is characterized. Also here, a modeling approach is chosen in order to describe the transfer of surface properties by industrial topography measuring instruments. Lastly, analyses are conducted regarding the evaluation of roughness parameters. In doing so, especially function-oriented roughness parameters are examined that gain in importance due to the increasing complexity of rough component surfaces.