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Modernisierte Koordinatenmessmaschine ist für neue Aufgaben geeignet

11.12.2009
GE Oil & Gas gehört zu den größten Herstellern von Turbinen, Kompressoren, Pumpen, Static Equipment und Dosieranlagen und bietet seinen Kunden hochwertige Angebote — aufgrund eines Qualitätsmanagementsystems, das die GE-Six-Sigma-Methodik mit ISO-9001-Qualitätsstandards integriert. Der Geschäftssitz befindet sich in Florenz; weltweit wurden mehr als 20 000 Maschinen und Anlagen installiert.

Projekte umfassen die weltweit größten LNG-Kompressions-Züge, das Erhöhen der Sicherheit und Produktivität der weltweiten Öl- und Gaspipelines sowie der Anlagen für die Produktion von Öl und Gas aus der Subsea-Förderung.

Impeller-Inspektion als typische Prüfaufgabe

Zu den typischen Prüfaufgaben des Unternehmens gehört die Impeller-Inspektion. Impeller sind Rotoren, die von einem ring- oder röhrenförmigen Gehäuse umschlossen sind und beispielsweise in Impellerpumpen durch Rotation das Fördermedium transportieren.

Um die Geschwindigkeit der Prüfung zu erhöhen, hat GE Oil & Gas ein DEA-Global-Koordinatenmessgerät (KMG) mit einem Revo-System von Renishaw nachgerüstet. Dadurch konnte die Inspektionszeit eines typischen Impellers um den Faktor vier reduziert werden.

Hohe Anforderungen an Koordinatenmessgerät

Weil eine hundertprozentige Inspektion notwendig ist, unterliegen das Koordinatenmessgerät und die Programmiersysteme harten Anforderungen und müssen sich fortlaufend anpassen. Im GE-Werk in Florenz wird die DEA Global zur Durchführung von Maßkontrollen an Werkstücken verschiedener Größen und Geometrien (bis 1000 mm Durchmesser) verwendet.

Bei GE entschied man sich für eine Revo-Nachrüstung, weil eine Änderung der Inspektionsfähigkeit dringend notwendig war, aber keine neue Koordinatenmessmaschine beschafft werden sollte. Für das Koordinatenmessgerät von Renishaw sprach, dass der leichte Revo-Kopf sehr schnell misst; die Geschwindigkeit der Maschinenachsen stellt keinen kritischen Faktor mehr dar — die Koordinatenmessmaschine fungiert oft nur noch als „Träger“ für das Revo-System. In den meisten Fällen bedeutet dies, dass die Messbewegungen 50- oder 100-mal schneller sind als bisher.

Messkopf im Koordinatenmessgerät hat zwei Messachsen integriert

Revo ist ein taktiler Scan-Messkopf mit zwei integrierten Messachsen, der, unter Verwendung der drei Koordinatenmessgerät-Achsen, im Fünf-Achs-Messbetrieb arbeiten kann und somit eine grundverschiedene Methode zur Überprüfung der Impellermaße ermöglicht.

Die Oberseite wird zum Beispiel über einen sogenannten Gasket Scan, also das Scannen der Dichtungsfläche, gemessen, bei dem ein schneller Sweep der bearbeiteten Fläche Tausende von Messpunkten in zirka 2 s erfasst. Im Vergleich dazu nimmt die vorherige Methode vier Messpunkte auf und benötigt beinahe 30 s.

Messdaten sollen bald Abweichungen der Oberfläche vom CAD-Modell zeigen

Mit einer Best-fit-Berechnung dieser Daten kann die Software eine Ebene durch alle Punkte zeichnen und die Position der Fläche sowie deren Beziehung zu anderen Oberflächen bestätigen. In naher Zukunft soll diese große Datenmenge zur Berechnung eventueller Verformungen der Oberfläche und zur genauen Bestimmung der Flächenbereiche, die vom idealen CAD-Modell des Werkstücks abweichen, verwendet werden.

Manche Bewegungen, wie das Scanning der Impeller-Außendurchmesser, werden durch die Maschinengeschwindigkeit beschränkt, aber selbst in diesen Fällen wird durch Revo die Gesamtinspektionszeit verkürzt. Anstatt jeden Punkt einzeln vertikal anzufahren, wird ein konstanter Kontakt zur Werkstückoberfläche über eine gleichmäßige, schnelle Bewegung gehalten, was zusätzlich Zeit eingespart. Und gleichzeitig werden bei dieser Bewegung tausende Messpunkte ermittelt.

Neues Koordinatenmessgerät arbeitet wesentlich schneller

GE Oil & Gas hat die Genauigkeit des neuen Systems getestet und einen direkten Vergleich zwischen der schaltenden Messmethode und Revo durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass die Genauigkeit der Messpunkte mindestens genauso gut war, allerdings bei viel höheren Geschwindigkeiten. Außerdem wird eine viel größere Anzahl an Punkten ermittelt.

Im Endeffekt hat GE nicht nur ein System für die Fertigung, sondern auch eines für die Inspektion. Das Renscan5-System wurde vollständig in das GE-Oil-& Gas-Produktionssystem integriert und die Modus-Software von Renishaw führt die Messbewegungen aus, die über ein Unigraphics-CAD/CAM-System erstellt werden.

Software im Koordinatenmessgerät kompatibel zu CAD/CAM-System

Die Kompatibilität von Modus zu DMIS ist äußerst wichtig. Das 3D-CAD-Modell, das bei der Konstruktion des Werkstücks erstellt wurde, wird für alles verwendet: von der maschinellen Bearbeitung der Komponenten bis zur Überprüfung der Qualität.

Jedes Werkstück wird während des gesamten Prozesses über seine Seriennummer verfolgt und jede Produktionsstufe ausführlich belegt. Jetzt geht GE Oil & Gas noch einen Schritt weiter und fügt der Protokollierung zusätzliche Qualitätsdaten hinzu, um die Bearbeitungsvorgänge noch weiter verbessern zu können.

Weitere Koordinatenmessgeräte werden nachgerüstet

Das Team von GE Oil & Gas ist sich im Klaren, wie es mit dem Projekt weitergehen soll: Die gescannten Daten werden zum Vergleich der Form eingesetzt und weitere Koordinatenmessgeräte nachgerüstet. Eine zweite Koordinatenmessmaschine, eine DEA Scirocco mit weniger Volumen für kleinere Impeller, wird derzeit mit einem Revo-System ausgerüstet.

Eine weitere, größere Portal-Koordinatenmessmmaschine für sehr große Impeller-Komponenten wird ebenfalls für eine Nachrüstung in Betracht gezogen. Diese Koordinatenmessmaschinen werden zur Inspektion anderer Komponenten der GE-Oil-&-Gas-Produktpalette verwendet, es wird also das gesamte Angebot an Revo-Messabläufen zum Einsatz kommen.

Annette Kärcher ist Leiterin Marketing bei der Renishaw GmbH in Pliezhausen.

Annette Kärcher | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/messundprueftechnik/articles/243553/

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