Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
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Große Flächen in Highspeed mikroskopieren

Ob in der Biotechnologie, der Halbleiterfertigung oder der Elektronikproduktion – immer dann, wenn große Flächen in kurzer Zeit mikroskopisch untersucht werden müssen, stößt konventionelle Mikroskopie an ihre Grenzen: lange Aufnahmezeiten, aufwendige Nachbearbeitung und oft auch Qualitätsverluste.

Wir überwinden genau diese Hürden mit der Highspeed-Mikroskopie (HSM). Sie inspiziert komplexe Proben vollständig in Sekunden statt Minuten, ohne Einbußen bei Auflösung oder Bildqualität. Ein leistungsstarker Stitching-Algorithmus fügt zudem die Einzelaufnahmen zu nahtlosen, hochauflösenden Gesamtbildern zusammen.

Funktionsweise für den Turbo in der Qualitätskontrolle

Bei der Highspeed-Mikroskopie bewegt sich das Objekt während der Aufnahme kontinuierlich statt im Stop-and-Go-Betrieb. Dadurch sind hohe Bildraten von über 100 fps möglich. Eine synchrone Blitzbeleuchtung verhindert Bewegungsunschärfe, während ein Echtzeit-Autofokus stets eine scharfe Abbildung gewährleistet. Die Einzelbilder werden anschließend zu einem hochauflösenden Gesamtbild zusammengesetzt.

Qualitätskontrolle schnell, qualitativ und präzise

Das Ergebnis sind deutlich schnellere Prüfprozesse, verkürzte Produktionszyklen und eine zuverlässige Qualitätskontrolle auch bei hohen Stückzahlen. Gleichzeitig steigern großflächige, durchgehend scharfe Aufnahmen die Erkennungsraten und liefern eine verlässliche Grundlage für präzise, effiziente und automatisierbare Mikroskopieprozesse – ein klarer Zeit- und Qualitätsvorteil für Forschung und Industrie.

Unsere Leistungen im Überblick

  • Entwicklung maßgeschneiderter Mikroskopiesysteme
  • Aufrüstung bestehender Mikroskope für Highspeed-Aufnahmen
  • Entwicklung und Installation leistungsstarker Kurzpuls-Beleuchtungen
  • Individuelle Bilddatenauswertung – klassisch oder KI-gestützt
  • Integration vollautomatisierter Mikroskopielösungen in bestehende Anlagen

Unsere Highspeed-Mikroskopie-Lösungen im Überblick

Mikroskopie-Modi

Wir optimieren Highspeed-Mikroskopie für Modalitäten wie Hellfeld, Dunkelfeld, Durchlicht, Phasenkontrast und Polarisation – individuell abgestimmt auf verschiedene Anforderungen, mit schnellem Autofokus und einer Auflösung bis zu 0,3 µm pro Pixel.

© Fraunhofer IPT

HMS-Systeme

Highspeed-Mikroskopie-Systeme werden individuell für Anwendungen entwickelt, die sich nahtlos in Produktionsprozesse integrieren lassen – von der Anforderungsanalyse bis zur abschließenden Validierung.

Vollautomatisiert

Eigenentwickelte Softwarelösungen runden vollautomatisierte Systeme mit Echtzeit-Datenaufnahme, automatisierter Bildverarbeitung und -analyse sowie Stitching – klassisch oder mit Deep Learning (CNN) ab – für höchste Erkennungsraten.

Anwendungsbeispiele

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50 Prozent weniger Personalaufwand – bei höherer Prüfsicherheit

Durch den Einsatz unserer Highspeed-Mikroskopie konnte ein Hersteller aus der Mikroelektronik seinen Personalbedarf in der Qualitätskontrolle halbieren: Statt zwei Fachkräften bedient nun eine einzelne Person das System. Gleichzeitig stieg die Prozesssicherheit durch automatisierte Bildauswertung – bei gleichbleibend hoher Produktqualität.

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Kundennutzen auf einen Blick

  • 50 Prozent weniger Personalbedarf in der Qualitätskontrolle
  • Schnellere, reproduzierbare Inspektion direkt in der Linie
  • Höhere Erkennungsraten durch automatisierte Bildauswertung
  • Geringere Fehleranfälligkeit gegenüber manueller Prüfung

Ausgangssituation

Der Kunde prüfte seine Mikroelektronik-Bauteile bislang manuell mit zwei Fachkräften. Der Prozess war personalintensiv, kostenaufwendig und fehleranfällig – ein Engpass bei steigenden Stückzahlen.

Unsere Lösung

Wir integrierten ein Highspeed-Mikroskop (HSM) direkt in die Produktionslinie. Das System inspiziert Bauteile hochauflösend in Echtzeit und unterstützt den Bediener durch automatisierte Bildauswertung. So wird aus einem manuellen Prüfprozess eine effiziente, weitgehend automatisierte Inline-Kontrolle.

Von der Stichprobe zur 100-Prozent-Kontrolle – in drei Minuten pro Mikrotiterplatte

Durch unser Verfahren zur optischen Kompensation des Meniskuseffekts kann erstmals die gesamte Fläche einer Mikrotestplatte (MTP) zuverlässig per Phasenkontrastmikroskopie erfasst werden – in rund drei Minuten statt mehreren Stunden. Damit wird eine vollständige Qualitätskontrolle biologischer Proben möglich, wo bisher nur Stichproben realisierbar waren.

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Kundennutzen auf einen Blick

  • 100-Prozent-Kontrolle statt Stichprobenanalyse
  • Aufnahmezeit von mehreren Stunden auf ca. 3 Minuten pro MTP reduziert
  • Zuverlässige Bildgebung über die gesamte Gefäßfläche – auch an den Rändern
  • Neue Möglichkeiten für die Qualitätssicherung in der Zellproduktion (z. B. Gen- und Zelltherapien)

Ausgangssituation

Die Phasenkontrastmikroskopie ist ein Standardverfahren zur Untersuchung biologischer Proben in Mikrotestplatten. Zwei wesentliche Einschränkungen begrenzten jedoch den Einsatz: Der Meniskuseffekt an den Gefäßrändern machte bei kleinen Durchmessern nur rund zwei Prozent der Fläche nutzbar. Zudem dauerte die Aufnahme einer gesamten MTP mehrere Stunden – eine vollständige Kontrolle war damit wirtschaftlich nicht darstellbar.

Unsere Lösung

Wir entwickelten ein Verfahren, das den Meniskuseffekt während der Bildaufnahme optisch in Echtzeit ausgleicht. Eine vorgeschaltete Optik kompensiert die Brechung an der Flüssigkeitsoberfläche, während die Probe kontinuierlich bewegt wird. So entstehen großflächige Aufnahmen mit erweitertem Phasenkontrastbereich – schnell, vollständig und ohne Qualitätsverlust.