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Inspektionslösung für Turbinenschaufeln

Zukunftsweisende Lösungen der optischen Messtechnik für Turbinenschaufeln

Turbinenschaufeln, die treibende Kraft des modernen Flugtriebwerks, wandeln in erster Linie expandierende heiße Gase in Drehmoment, Leistung und Schub um. Selbst ein einziges ziviles HP-Blade erzeugt zehnmal mehr Leistung als ein kleiner Familienwagen. Diese Blades müssen extrem hohen Temperaturen standhalten und gleichzeitig maximale Leistung erbringen, wobei sie wiederholt die Grenzen der Physik scheinbar überschreiten (es ist, als wollte man verhindern, dass ein Eiswürfel in einem 200ºC heißen Ofen schmilzt). Deshalb müssen Turbinenschaufeln die Standards für Präzision, Konstruktion und Inspektion weit übertreffen, um so die Leistungsfähigkeit, Effizienz und Lebensdauer eines Triebwerks zu maximieren.
Unsere Lösung

Unsere Lösung

Die Turbinenschaufelindustrie baut auf die leistungsfähigen, innovativen ATOS Sensoren, um den Produktionsdurchsatz zu erhöhen, die Zeit bis zur Markteinführung zu verkürzen und bei beschleunigten neuen Triebwerksprogrammen gleich von Anfang an erfolgreich zu sein. Dank der Fähigkeit der ATOS Sensoren schnelle und genaue Messungen und Inspektionen durchzuführen, gewährleistet die Kombination von Software und Hardware die Qualität der Turbinenschaufeln in jeglicher Hinsicht. Darunter fallen:

  • Messung von Gussteilen, Genauigkeit und Airfoil-Funktionen
  • Wachs-/Keramikkernmessung mit X-Ray
  • Einsatz bei der adaptiven Bearbeitung für die Airfoil-Profilierung zur Optimierung der Form- und Kantengeometrien, um die anspruchsvollen Leistungsvorgaben zu erfüllen
  • Reparaturen
  • Beschichtung des Airfoils und Funktionen für das Deckband
  • Messung für die Erstmusterprüfung

Konstruktion und Zusammensetzung

Turbinenschaufeln werden laufend für mehr Leistung, längere Lebensdauer und Treibstoffeffizienz weiterentwickelt. Ihre Konstruktionen sind zunehmend komplizierter und schwieriger zu messen, da sie neue Geometrien und unterschiedliche Verbundwerkstoffe und Gussteile enthalten. Aufgrund des Einflusses, den sowohl Konstruktion als auch Material der Blades auf die Leistung und Stärke des Triebwerks haben, ist hohe Präzision entscheidend, da Ungenauigkeiten zu Verlusten bei der Energieumwandlung und letztlich zum Ausfall eines Blades führen können. Bereiche wie die Querschnitte von Airfoils, Ausrichtung, Hinterkantenradien und Schaufelfußformen müssen zerstörungsfrei gemessen werden, was eine große Herausforderung für herkömmliche Messmethoden darstellt.

ATOS 5 for Airfoil

Zur Messung dieser anspruchsvollen Produkte setzen wir mit dem ATOS 5 for Airfoil Spitzentechnologie von ZEISS ein. Eigens für die Industrie entwickelt, misst der Sensor komplexe Airfoil-Geometrien, insbesondere die im Feingussverfahren hergestellten Hinterkantengeometrien, die in der modernen Gasturbine ausgesprochen klein sein können.

ZEISS INSPECT

Zusammen mit der Software ZEISS Inspect Professional bieten unsere Systeme Funktionen für den digitalen Zusammenbau, um das Verhalten von Gusskokillen hinsichtlich Schwindung, die Herstellung fertiger Gussteile oder den engsten Querschnitt bei Blade-Baugruppen zu analysieren. Innerhalb weniger Minuten liefern die ATOS Systeme Flächenvergleiche, Form- und Positionsprüfungen und präzise Messungen des Blades. Dieses Duo aus Software und Hardware bietet die ideale Lösung für hohe Genauigkeit und gesteigerten Durchsatz bei der Turbineninspektion.

  • ATOS 5 for Airfoil

Fertigung

Der heutige Markt verlangt höhere Geschwindigkeiten, einen höheren Durchsatz in kürzerer Zeit und engere Toleranzen. All dies erhöht in den Produktionsprogrammen den Druck auf die OEMs immens. Sie haben daher begonnen auf optische 3D-Messsysteme umzusteigen, da diese die Produktivität verbessern und gleichzeitig die Prüfzeiten verkürzen, um so mit der unaufhörlichen Nachfrage nach Turbinenschaufeln Schritt halten zu können.

Die Technologie von ATOS ist die perfekte Lösung für den Großserienhersteller im Bereich der Luftfahrt. Unsere Sensoren sind das Produkt, auf das OEMs und Lieferanten setzen, um Geometrien zu optimieren, Prüfzeiten zu verkürzen und die Präzision innerhalb ihrer Fertigungsprozesse zu erhöhen. ATOS Systeme liefern von den ersten Scans bis zur Endkontrolle hohe Produktivität in ungefähr dreiminütigen Intervallen bei höchster Auflösung.

ScanBox Series 5 RC ergänzt die Anforderungen der Hersteller durch den Einsatz automatisierter Technologie zur Messung von Hunderttausenden von Bauteilen, die jedes Jahr benötigt werden. ZEISS INSPECT bietet darüber hinaus branchenführende Mess- und Prüffunktionen für Airfoil-Geometrien.

Von der Messung von Gussteilen bis hin zu Schichtdicken von Airfoils ist diese hochpräzise Hard- und Softwarekombination bei Produktionsleitern und Ingenieuren die erste Wahl bei der Messung von Turbinenschaufeln.

Reparatur und Instandsetzung

Turbinenschaufeln werden für eine Nutzungsdauer von 35.000 Stunden gebaut, bevor sie repariert oder überholt werden müssen – das sind in etwa 15 Millionen Flugmeilen. Wenn jedoch die Zeit für Reparaturen gekommen ist, ist dies einer der größten Kostenfaktoren für OEMs – in wirtschaftlicher und zeitlicher Hinsicht. Sie benötigen daher eine Technologie, die in der Lage ist, versteckte Fehler aufzudecken, strukturelle Mängel vorherzusehen und Fehlstellen schnell zu markieren, um die Blades wieder in Gang zu bringen und die Lebensdauer des Triebwerks zu verlängern.

Zusätzlich zu den Verschleißanalysen unterstützt ATOS die Planung und Kontrolle von Reparaturen, wie z. B. durch die digitale Koordinatenmessung von beschädigten/reparierten Oberflächen oder die Prüfung von Materialablagerungen. Mit der Technologie von ATOS schließen die Kunden von ZEISS die Lücke bei der Leistungsanalyse, indem sie einen digitalen Zwilling erstellen und den Zustand der Blades hinsichtlich numerischer Strömungsmechanik (CFD), struktureller Belastung und Zuverlässigkeit überprüfen. Mit detaillierten Einblicken und Vorhersagen über die Inspektionen von Turbinenschaufeln verkürzen ATOS Systeme die Ausfallzeiten für Reparaturen und maximieren die Lebensdauer von Turbinenschaufeln.

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