Das Physikalisch-Meteorologische Observatorium Davos (PMOD) spielt eine Schlüsselrolle in der Untersuchung von Schwankungen der Sonnenstrahlung und deren Auswirkungen auf die Klimavariabilität. Dafür werden hochpräzise Messgeräte benötigt. Gemeinsam mit der OST stellte RhySearch Blenden für das PMOD her. Dabei kam auch das neue, weltweit genaueste Multisensor-Koordinatencheck «VideoCheck UA» von Werth Messtechnik zum Einsatz.
Das Physikalisch-Meteorologische Observatorium Davos (PMOD) erforscht seit 1907 die Sonnenstrahlung: Mittels Strahlungsmessgeräten (siehe Bild rechts) wird die Strahlungsleistung [W/m2] der Sonne erfasst. Ähnliche Instrumente im Weltraum messen die Absolutleistung sowie Schwankungen der Sonnenstrahlung, welche u.a. als Input für Klimamodelle verwendet werden (www.pmodwrc.ch). Zudem ist das PMOD seit 1971 als Weltstrahlungszentrum (WRC) beauftragt, welches Messgeräte herstellt, Kalibrierstandards unterhält und Referenzmessungen durchführt.
Im Rahmen eines Weltraumprojekts hat das PMOD/WRC dem Campus Buchs die Herstellung von hochpräzisen optischen Blenden in Auftrag gegeben: bei RhySearch wurden die Blenden gefertigt, an der OST wurden sie kalibriert.
Die Herausforderung bei der Herstellung waren das Material der Blenden in Kombination mit den geforderten Toleranzen: für die Bearbeitung der Rohlinge aus Hartmetall wurden sowohl Fräs- als auch Schleifwerkzeuge eingesetzt (siehe Abbildung 2, links), um Rundheiten <0.002 mm sowie Zylinderhöhen <0.05 mm zu erreichen. Insbesondere die Rundheitstoleranzen bedingen, dass die bearbeiteten Kanten keinerlei Ausbrüche etc. aufweisen (siehe Abbildung 2, rechts), was bei spröd-harten Werkstoffen wie Hartmetall nur mit optimierten Prozessparametern erreicht werden kann.
Die Herausforderung in der geometrischen Prüfung der Blenden liegt in der Bestimmung der Öffnungsfläche der Bohrung, durch welche in der späteren Anwendung das Sonnenlicht in das Messgerät eintritt. Da die Messunsicherheit der Bestimmung der Öffnungsfläche direkten Einfluss auf die Unsicherheit der Bestimmung der Sonnenstrahlung hat, wurde ein Messverfahren entwickelt, welches lediglich 11 ppm erweiterte Messunsicherheit (k=2) besitzt (siehe Abbildung 3). Die Messung wurde auf dem derzeit weltweit genauesten Multisensor-Koordinatenmessgerät, einem «VideoCheck UA» von Werth Messtechnik durchgeführt (siehe Abbildung 4).
Kontakt: Dr. Thomas Liebrich Bereichsleiter Ultraprecision Manufacturing Lab, +41 (0)81 755 49 62
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