Rauheit

Die Rauheit (manchmal auch als Rauigkeit oder Rauhigkeit bezeichnet) beschreibt die Ebenheit bzw. Unebenheit einer Oberflächenhöhe. Der Begriff stammt aus der Oberflächenphysik und spielt in vielen Anwendungsbereichen eine wichtige Rolle. So muss die Rauheit von Oberflächen bei der Erstellung technischer Zeichnungen ebenso berücksichtigt werden wie beispielsweise bei der Fertigung von Rohren. Hier kann der Grad der Rauheit nämlich maßgeblich für das Durchflussverhalten und die Benetzbarkeit sein. Auch bei der Herstellung von Optiken ist der Grad der Rauheit ein bedeutender Parameter. So sollten etwa Optiken, die im Bereich der Lasertechnik eingesetzt werden, über eine möglichst geringe Rauheit verfügen, um Streuungsverluste zu vermeiden.

Was ist Rauheit?

Streng genommen bezeichnet Rauheit nicht die Unebenheit einer Oberfläche, sondern die Unebenheit der Oberflächenhöhe. Je größer die Unebenheit ist, also je stärker die Oberflächenhöhe an verschiedenen Messpunkten auf der Oberfläche voneinander abweicht, umso rauer ist die Oberfläche. Die Rauheit einer Oberfläche kann mithilfe verschiedener Techniken ermittelt sowie mit Kennwerten angegeben werden. Zudem lässt sich die Rauheit einer Oberfläche verändern, wobei sowohl eine größere als auch eine kleinere Rauheit erzielt werden kann.

Wie wird die Rauheit ermittelt?

Um die Rauheit einer Oberfläche zu bestimmen, kommen verschiedene Messverfahren zum Einsatz. Denkbar sind manuelle, profilbasierte, flächenbasierte und optische Methoden. Ein einfaches Beispiel für eine Rauheitsbestimmung ist der sogenannte Rugotest: Bei diesem Test stehen verschiedene Referenzoberflächen mit unterschiedlicher Rauheit zur Verfügung. Die zu bewertende Oberfläche wird anschließend mithilfe der Referenzoberflächen eingeordnet. Dafür werden die einzelnen Oberflächen optisch und haptisch begutachtet. Weil dieser Test sehr subjektiv ist, wird er weder im industriellen Bereich noch bei der Messung der Rauheit von Optiken angewendet. Zur objektiven Messung der Rauheit von Oberflächen werden stattdessen Methoden wie die konoskopische Holografie oder das Tastschnittverfahren genutzt.

Wie wird die Rauheit angegeben?

Angaben zur Rauheit werden normalerweise in Mikrometer (mm) ausgewiesen. Je nach Zweck muss zwischen drei verschiedenen Kennwerten unterschieden werden:

• Mittenrauwert
• quadratische Rauheit
• gemittelte Rautiefe

Die gemittelte Rautiefe wird heutzutage grundsätzlich nicht mehr verwendet, weil die Veränderungen der ISO-Kennwerte diesen Kennwert haben obsolet werden lassen. Der Mittenrauwert wird durch das Symbol R_a gekennzeichnet, während die quadratische Rauheit als R_q definiert ist.

Welchen Einfluss hat die Rauheit auf optische Komponenten?

Die Rauheit einer Oberfläche kann auf optische Komponenten einen großen Einfluss haben. So verändert sie beispielsweise die Art und Weise, wie Licht von einer Oberfläche zurückgeworfen wird. Raue Oberflächen verändern die Reflexion von Licht insofern, als dass keine direkte Reflexion mehr erzeugt wird. Stattdessen kommt es zu einer gestreuten oder diffusen Reflexion, bei der Licht in viele verschiedene Richtungen zurückgeworfen wird. Auch bei der Transmission, also dem Durchlassen von Licht durch ein optisches Bauteil, wird bei rauen Oberflächenstrukturen eine Streuung erzeugt. Grundsätzlich gilt: Je größer die Rauheit, desto größer die Streuung. Insbesondere in der Laseranwendung ist eine solche Streuung unerwünscht, weil sie die Effektivität beschränkt. Mithilfe sogenannter Superpolituren lässt sich die Rauheit von optischen Bauteilen auf ein Minimum reduzieren. Eine Realisierung von Rauheit unter 0.25 mm wird so möglich.