De ontwikkeling en bouw van instrumenten voor astronomisch onderzoek is een high tech activiteit in het kwadraat. De supergevoeligheid en bijna onwaarschijnlijke resolutie van de observaties door de grootste optisch-infrarode telescopen in de wereld kunnen alleen worden bereikt met behulp van zeer verfijnde instrumenten. Die koop je niet zo van de plank, maar moeten ontwikkeld en in een hoogwaardig productieproces vervaardigd worden. Ziehier het metier van NOVA, dat zich toelegt op de ontwikkeling van instrumenten voor onderzoek met optische telescopen, zoals de Very Large Telescope (VLT) in Chili. In een kwart eeuw tijd is een brede variëteit aan instrumenten gebouwd, waarbij de nadruk ligt op spectrografisch onderzoek in het infraroodgebied. Bij een dergelijk onderzoek gaat het om detectie van spectraallijnen, de 'vingerafdruk' van elementen in objecten als sterren, nevels en melkwegstelsels. Om de verstoring door warmtestraling te voorkomen, moeten dergelijke instrumenten tot zeer lage temperaturen worden afgekoeld; cryogene techniek is een van de zaken waarmee NOVA veel expertise heeft opgebouwd. Ook over de constructie van superlichte aluminium samenstellingen en bewerkingstechnieken als polijsten hoef je de NOVA-specialisten niets meer te vertellen.

MEETDRUK VRIJWEL NIHIL
Een nieuw project behelst de bouw van een spectrograaf voor de William Herschel Telescoop op La Palma, een van de Canarische eilanden, zowel in mechanisch als optisch opzicht een huzarenstukje. NOVA beschikt hiervoor onder andere over een 5-assig bewerkingscentrum van het type C40 van Hermle en, sinds ruim een jaar, ook over een 3D-coördinatenmeetmachine (CMM) van het type Crysta Apex S574, het op één na kleinste model uit de Crysta Apex serie van Mitutoyo. Johan Pragt, Section Head Mechanical Design van de R&D afdeling: "Nauwkeurigheid was voor ons natuurlijk een criterium, evenals snelheid, maar gezien de kwetsbaarheid van de optische componenten hechten we vooral veel belang aan de meetkracht. Daarom was de keuze van het tastersysteem minstens zo cruciaal. Dit systeem werkt niet, zoals gebruikelijk, met rekstrookjes, maar op basis van een laserbron en een systeem van spiegeltjes, waardoor de meetdruk vrijwel nihil is. Bij uitgebreide proeven, waarbij we de taster onder verschillende hoeken op het testglas lieten aanvaren, konden we geen enkele krasvorming of andere beschadigingen waarnemen."

BIJZONDERHEDEN MEETMACHINE

Thermische foutcompensatie 

De Crysta-Apex S CMM is mede vanwege de snelheid en hoge acceleratie ontwikkeld voor industriële toepassingen, maar wordt ook veel in onderzoeks- en opleidingsinstituten ingezet. De portaalconstructie en luchtlagering bieden stabiliteit en daarmee precisie. Mitutoyo hanteert hiervoor de formule 1,7 + 3L/1000 μm, waarbij L staat voor de meetweg in mm. Bij een meetweg van 100 mm blijft de afwijking dus net binnen 2 μm. Terwijl de 5-assige freesbank in een geklimatiseerde ruimte is ondergebracht, is dat niet het geval bij de CMM.
Pragt: "Voor de meetmachine staat niet zozeer het exacte temperatuurniveau als wel de temperatuurstabiliteit voorop. We hebben de machine opgesteld in een centraal in het gebouw gelegen ruimte waar geen direct zonlicht kan toetreden en waar ook geen airco is. Allerlei temperatuursensoren in de machine zorgen ervoor dat de temperatuur gemonitord wordt; standaard worden twee sensoren bijgeleverd voor op het werkstuk. Alle waarden worden teruggerekend naar 20 °C. De temperatuur mag variëren tussen 16 en 26 °C, mits de verandering nooit meer is dan 1 °C per uur." De Crysta-Apex S serie omvat een tiental modellen, waarvan het door NOVA aangeschafte model S574 een werkbereik heeft van 500 x 700 x 400 (LBH). Zijn de werkstukken te groot voor dit bereik, dan wordt de meting uitbesteed aan een onderneming in de regio, die eveneens met Mitutoyo CMM's en programmatuur werkt.

Programmering

Voor het programmeren - parametrisch of volgens de teach-in methode - wordt het MCOSMOS programma van dezelfde fabrikant toegepast. Momenteel overweegt men dit programma uit te breiden met de MICAT softwaremodule die hier de aanvulling op is; deze module genereert het meetprogramma automatisch na inlezing van het CAD-solid model.

UITLIJNING

Pragt: "We hebben deze machine vooral aangeschaft om het productieproces te verbeteren. We kunnen nu de onderdelen direct na het frezen controleren en eventueel corrigeren. De inzet van de meetmachine als uitlijngereedschap biedt daarnaast grote voordelen. Uitbesteden van dit soort werkzaamheden willen we zoveel mogelijk beperken. De nadelen van dit soort metingen elders zijn evident: onderdelen en samenstellingen moeten vervoerd worden; dat kost tijd en de onderdelen zijn kwetsbaar voor temperatuurinvloeden, schokken en vervuiling."
Complexe optieken kunnen worden voorzien van allerlei instelmogelijkheden, maar dat heeft bezwaren, denk maar aan de kosten, de doorlooptijd, en natuurlijk wordt de meetopstelling complexer. De kans bestaat ook op 'verlopen'. Bij NOVA streven ze ernaar om de optische systemen 'in één keer goed' te maken, zonder instelmogelijkheid. 
Een CMM kan hierbij goed worden toegepast. Er is daarvoor een slimme uitlijnmethode bedacht. De optiek wordt namelijk globaal in de houder ('mount') gefixeerd en de positie van het optische oppervlak wordt exact bepaald ten opzichte van de referenties (paspennen, aanlegvlakken) in de mount. Daarna wordt het tegendeel - de montageplaat - zo aangepast dat de fouten in de uitlijning gecompenseerd worden.