In der Welt der Präzisionsfertigung, wo Genauigkeit im Nanometerbereich über Erfolg oder Misserfolg eines Produkts entscheiden kann, ist die Ebenheit von Prüfplattformen die entscheidende Grundlage für zuverlässige Messungen. Bei ZHHIMG perfektionieren wir seit Jahrzehnten die Kunst und Wissenschaft der Granitkomponentenfertigung. Wir verbinden traditionelle Handwerkskunst mit modernster Technologie, um Oberflächen zu schaffen, die als ultimative Referenz für Branchen von der Halbleiterfertigung bis zur Luft- und Raumfahrttechnik dienen. Die Winkeldifferenzmethode, ein Eckpfeiler unseres Qualitätssicherungsprozesses, stellt den Höhepunkt dieses Strebens dar – sie vereint mathematische Präzision mit praktischer Erfahrung, um die Ebenheit auf eine Weise zu überprüfen, die die Grenzen der Messtechnik herausfordert.
Die Wissenschaft hinter dem Nachweis der Flachheit
Granitprüfplattformen, die in der Fachsprache oft fälschlicherweise als „Marmorplattformen“ bezeichnet werden, werden aus ausgewählten Granitvorkommen gefertigt, die aufgrund ihrer außergewöhnlichen Kristallstruktur und thermischen Stabilität ausgewählt werden. Im Gegensatz zu metallischen Oberflächen, die unter Belastung plastische Verformungen zeigen können, behält unser schwarzer Granit ZHHIMG® – mit einer Dichte von ca. 3100 kg/m³ – seine Integrität selbst in rauen Industrieumgebungen. Dieser natürliche Vorteil bildet die Grundlage für unsere Präzision, doch wahre Genauigkeit erfordert eine strenge Überprüfung durch Methoden wie die Winkeldifferenzmessung.
Die Winkeldifferenzmethode basiert auf einem verblüffend einfachen Prinzip: Durch die Messung der Neigungswinkel zwischen benachbarten Punkten einer Oberfläche lässt sich deren Topografie mit außerordentlicher Präzision mathematisch rekonstruieren. Unsere Techniker platzieren zunächst eine Präzisionsmessplatte mit empfindlichen Neigungsmessern auf der Granitoberfläche. Systematisch in sternförmigen oder gitterförmigen Mustern bewegen sie sich und erfassen in vordefinierten Intervallen die Winkelabweichungen. So entsteht eine detaillierte Karte der mikroskopischen Unebenheiten der Oberfläche. Diese Winkelmessungen werden anschließend mithilfe trigonometrischer Berechnungen in lineare Abweichungen umgerechnet. Dadurch werden Oberflächenvariationen sichtbar, die oft unterhalb der Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegen.
Die besondere Stärke dieser Methode liegt in ihrer Fähigkeit, großformatige Plattformen – manche über 20 Meter lang – mit gleichbleibender Genauigkeit zu bearbeiten. Während kleinere Oberflächen auf direkte Messinstrumente wie Laserinterferometer angewiesen sind, eignet sich die Winkeldifferenzmessung hervorragend, um selbst die subtilen Verformungen zu erfassen, die bei ausgedehnten Granitstrukturen auftreten können. „Wir haben einmal eine Abweichung von 0,002 mm auf einer 4 Meter langen Plattform festgestellt, die mit herkömmlichen Methoden unentdeckt geblieben wäre“, erinnert sich Wang Jian, unser leitender Metrologe mit über 35 Jahren Erfahrung. „Diese Präzision ist entscheidend für die Entwicklung von Prüfgeräten für die Halbleiterindustrie, die Nanostrukturen messen.“
Ergänzend zur Winkeldifferenzmethode kommt die Autokollimator-Technik zum Einsatz, die mithilfe optischer Ausrichtung ähnliche Ergebnisse erzielt. Durch die Reflexion von kollimiertem Licht an Präzisionsspiegeln auf einer beweglichen Brücke können unsere Techniker Winkeländerungen von nur 0,1 Bogensekunden erfassen – das entspricht der Messung der Breite eines menschlichen Haares aus zwei Kilometern Entfernung. Dieser doppelte Prüfansatz gewährleistet, dass jede ZHHIMG-Plattform internationale Standards wie DIN 876 und ASME B89.3.7 erfüllt oder übertrifft. So können unsere Kunden unsere Oberflächen als ultimative Referenz in ihren Qualitätskontrollprozessen einsetzen.
Präzisionsfertigung: Vom Steinbruch zum Quantenpunkt
Der Weg vom rohen Granitblock zur zertifizierten Prüfplattform ist ein Beweis für die gelungene Verbindung von natürlicher Perfektion und menschlichem Erfindungsgeist. Unser Prozess beginnt mit der Materialauswahl: Geologen wählen die Blöcke in spezialisierten Steinbrüchen der Provinz Shandong, die für ihren außergewöhnlich homogenen Granit bekannt ist, sorgfältig aus. Jeder Block wird einer Ultraschallprüfung unterzogen, um verborgene Risse aufzuspüren. Nur Blöcke mit weniger als drei Mikrorissen pro Kubikmeter werden weiterverarbeitet – ein Standard, der die Branchennormen weit übertrifft.
In unserer hochmodernen Anlage nahe Jinan werden diese Blöcke in einem präzise gesteuerten Fertigungsprozess verarbeitet. Computergesteuerte numerische Steuerungsmaschinen (CNC) bearbeiten den Granit zunächst grob bis auf 0,5 mm an die Endabmessungen heran. Dabei kommen diamantbestückte Werkzeuge zum Einsatz, die alle acht Stunden ausgetauscht werden müssen, um die Schnittgenauigkeit zu gewährleisten. Diese erste Formgebung erfolgt in temperaturstabilisierten Räumen, in denen die Umgebungstemperatur konstant bei 20 °C ± 0,5 °C gehalten wird. So wird verhindert, dass die Wärmeausdehnung die Messungen beeinflusst.
Die wahre Kunstfertigkeit zeigt sich in den letzten Schleifschritten, wo Meisterhandwerker Techniken anwenden, die seit Generationen weitergegeben werden. Mit in Wasser suspendierten Eisenoxid-Schleifmitteln arbeiten diese Kunsthandwerker bis zu 120 Stunden lang von Hand, um jeden Quadratmeter Oberfläche zu bearbeiten. Dabei nutzen sie ihren geschulten Tastsinn, um Abweichungen von nur zwei Mikrometern zu erkennen. „Es ist, als würde man den Unterschied zwischen zwei und drei übereinanderliegenden Blättern Papier ertasten“, erklärt Liu Wei, Schleifer in dritter Generation, der unter anderem an der Herstellung von Plattformen für das Jet Propulsion Laboratory der NASA mitgewirkt hat. „Nach 25 Jahren entwickeln die Finger ein Gespür für Perfektion.“
Dieses manuelle Verfahren ist nicht nur traditionell, sondern unerlässlich, um die von unseren Kunden geforderte Oberflächengüte im Nanometerbereich zu erreichen. Selbst mit modernsten CNC-Schleifmaschinen erzeugt die unregelmäßige Kristallstruktur von Granit mikroskopische Unebenheiten, die nur durch menschliche Erfahrung präzise geglättet werden können. Unsere Fachkräfte arbeiten paarweise und wechseln sich beim Schleifen und Messen ab. Dabei verwenden sie ein deutsches Mahr-Zehntausend-Minuten-Messgerät (0,5 µm Auflösung) und elektronische Wasserwaagen von WYLER aus der Schweiz. So stellen wir sicher, dass keine Fläche unsere strengen Ebenheitstoleranzen von 3 µm/m für Standardplattformen und 1 µm/m für Präzisionssorten überschreitet.
Jenseits der Oberfläche: Umweltkontrolle und Langlebigkeit
Eine Präzisions-Granitplattform ist nur so zuverlässig wie die Umgebung, in der sie eingesetzt wird. Aus diesem Grund haben wir in unserem Hauptwerk eine der unserer Meinung nach branchenweit fortschrittlichsten Werkstätten mit konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit entwickelt. Sie erstreckt sich über 10.000 m² und verfügt über 1 Meter dicke, extrem harte Betonböden, die durch 500 mm breite, erdbebensichere Gräben (schwingungsdämpfende Gräben) isoliert sind. Zudem werden geräuscharme Deckenkrane eingesetzt, die Umgebungsstörungen minimieren – entscheidende Faktoren bei der Messung von Abweichungen, die kleiner als ein Virus sind.
Die Umgebungsbedingungen hier sind extrem: Die Temperaturschwankung ist auf ±0,1 °C pro 24 Stunden begrenzt, die Luftfeuchtigkeit liegt bei 50 % ± 2 % und die Feinstaubbelastung entspricht ISO 5 (weniger als 3.520 Partikel mit einer Größe von 0,5 μm oder größer pro Kubikmeter). Diese Bedingungen gewährleisten nicht nur präzise Messungen während der Produktion, sondern simulieren auch die kontrollierten Umgebungen, in denen unsere Plattformen später eingesetzt werden. „Wir testen jede Plattform unter Bedingungen, die deutlich härter sind als die, denen die meisten Kunden jemals begegnen werden“, erklärt Zhang Li, unser Spezialist für Umwelttechnik. „Wenn eine Plattform hier stabil bleibt, funktioniert sie überall auf der Welt.“
Dieses Engagement für Umweltschutz erstreckt sich auch auf unsere Verpackungs- und Versandprozesse. Jede Plattform wird in 1 cm dicke Schaumstoffpolsterung eingewickelt und in maßgefertigten Holzkisten mit vibrationsdämpfendem Material gesichert. Der Transport erfolgt mit Spezialfahrzeugen, die mit Luftfederungssystemen ausgestattet sind. Mithilfe von IoT-Sensoren überwachen wir sogar Stöße und Temperatur während des Transports und stellen unseren Kunden so die vollständige Umwelthistorie ihres Produkts zur Verfügung, noch bevor es unser Werk verlässt.
Das Ergebnis dieser sorgfältigen Vorgehensweise ist ein Produkt mit außergewöhnlicher Lebensdauer. Während Branchenstandards nahelegen, dass eine Granitplattform nach 5–7 Jahren neu kalibriert werden muss, berichten unsere Kunden in der Regel von einer stabilen Leistung über 15 Jahre oder länger. Diese Langlebigkeit beruht nicht nur auf der natürlichen Stabilität von Granit, sondern auch auf unseren firmeneigenen Spannungsarmglühverfahren. Dabei werden die Rohblöcke vor der Bearbeitung mindestens 24 Monate lang natürlich gealtert. „Ein Kunde schickte uns nach 12 Jahren eine Plattform zur Überprüfung zurück“, erinnert sich Qualitätsmanager Chen Tao. „Ihre Ebenheit hatte sich nur um 0,8 µm verändert – innerhalb unserer ursprünglichen Toleranzvorgabe. Das ist der Unterschied von ZHHIMG.“
Standards setzen: Zertifizierungen und globale Anerkennung
In einer Branche, in der Präzisionsversprechen üblich sind, spricht eine unabhängige Validierung Bände. ZHHIMG ist stolz darauf, als einziger Hersteller in unserem Sektor gleichzeitig nach ISO 9001, ISO 45001 und ISO 14001 zertifiziert zu sein – eine Auszeichnung, die unser Engagement für Qualität, Arbeitssicherheit und Umweltverantwortung unterstreicht. Unsere Messgeräte, darunter Instrumente von Mahr (Deutschland) und Mitutoyo (Japan), werden jährlich vom Metrologieinstitut der Provinz Shandong kalibriert. Die Rückführbarkeit auf nationale Standards wird durch regelmäßige Audits sichergestellt.
Diese Zertifizierungen haben uns Partnerschaften mit einigen der anspruchsvollsten Organisationen weltweit ermöglicht. Von der Lieferung von Granitfundamenten für Samsungs Halbleiterlithografiemaschinen bis hin zur Bereitstellung von Referenzflächen für die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) spielen unsere Komponenten eine unauffällige, aber entscheidende Rolle für den globalen Technologiefortschritt. „Als Apple uns wegen Präzisionsplattformen zum Testen ihrer AR-Headset-Komponenten kontaktierte, suchten sie nicht einfach nur einen Lieferanten, sondern einen Partner, der ihre spezifischen Messherausforderungen verstand“, so Michael Zhang, Internationaler Vertriebsleiter. „Unsere Fähigkeit, sowohl die physische Plattform als auch den Verifizierungsprozess individuell anzupassen, war ausschlaggebend.“
Am bedeutsamsten ist wohl die Anerkennung durch führende akademische Einrichtungen der Metrologieforschung. Die Zusammenarbeit mit der Singapore National University und der Universität Stockholm in Schweden hat uns geholfen, unsere Winkeldifferenzmethode zu verfeinern, während gemeinsame Projekte mit der chinesischen Zhejiang-Universität die Grenzen des Messbaren stetig erweitern. Diese Partnerschaften gewährleisten, dass sich unsere Verfahren parallel zu neuen Technologien weiterentwickeln – vom Quantencomputing bis zur Batterieherstellung der nächsten Generation.
Mit Blick auf die Zukunft bleiben die Prinzipien der Winkeldifferenzmethode aktueller denn je. Im Zeitalter zunehmender Automatisierung hat sich gezeigt, dass die zuverlässigsten Messungen weiterhin aus der Kombination fortschrittlicher Technologie und menschlicher Expertise resultieren. Unsere erfahrenen Schleifer, die Abweichungen im Mikrometerbereich „fühlen“, arbeiten Hand in Hand mit KI-gestützten Datenanalysesystemen, die Tausende von Messpunkten in Sekundenschnelle verarbeiten. Diese Synergie – zwischen Tradition und Innovation, Mensch und Maschine – prägt unseren Ansatz für höchste Präzision.
Für Ingenieure und Qualitätsfachleute, die für die Genauigkeit ihrer Produkte verantwortlich sind, ist die Wahl der Testplattform von grundlegender Bedeutung. Es geht nicht nur darum, Spezifikationen zu erfüllen, sondern einen absolut verlässlichen Referenzpunkt zu schaffen. Bei ZHHIMG bauen wir nicht nur robuste Testplattformen – wir schaffen Vertrauen. Und in einer Welt, in der selbst kleinste Messungen größte Auswirkungen haben können, ist dieses Vertrauen von entscheidender Bedeutung.
Veröffentlichungsdatum: 03.11.2025