Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Prüfung von Turbinenschaufeln auf Basis topometrischen Scannens

12.11.2009
Ein optisches Messverfahren erfasst Kompressorschaufeln von Turbinen vollständig. Über eine Inspektionssoftware werden die Daten ausgewertet und mit den CAD-Soll-Daten verglichen. Die Interpretation dieser Ergebnisse dient unmittelbar dem Verbessern des Herstellungsprozesses.

Die computergestützte Qualitätskontrolle (CAQ) in Verbindung mit optischer Messtechnik und einer professionellen Inspektionssoftware ist ein effizientes und ökonomisches Verfahren, 3D-Ist-Daten physikalischer Objekte mit Soll-Daten ihrer CAD-Modelle zu vergleichen. Formänderungen, bedingt beispielsweise durch Materialeigenschaften, Verzug, Abnutzung oder Alterung, können schnell und übersichtlich identifiziert werden und dem Anwender unmittelbar Informationen über erforderliche Anpassungsmaßnahmen für eine spezifikationsgetreue Fertigung liefern.

Im Vergleich zu herkömmlichen, „klassischen“ Verfahren (Koordinatenmessmaschinen) erfolgt die Vermessung ganzheitlich, das heißt die Prüfung des Bauteils in seiner Gesamtheit statt in Ausschnitten. Darüber hinaus reduziert der Einsatz von CAQ die Inspektionszeiten erheblich und erlaubt schnelle Erstmusterprüfungen.

CAQ kann Fehler in frühem Stadium der Produktion identifizieren

Damit sind bedeutend umfassendere und aussagekräftigere Ergebnisse erzielbar, etwa das Lokalisieren, Visualisieren und Quantifizieren von Abweichungen in Relation zu vorgegebenen Toleranzen. Angewendet wird die Bestimmung der Maßhaltigkeit von Bauteilen in der Erstmuster-, Wareneingangs- oder Stichprobenprüfung in der Fertigung.

Eine weitere wichtige Applikation ist das Überprüfen auf Formänderungen, wie sie durch Materialeigenschaften bedingt sein können (Abnutzung, Alterung oder Korrosion), und deren Dokumentation. Insgesamt wird durch CAQ die Effizienz durch Fehleridentifikation in einem frühen Produktionsstadium und damit die Möglichkeit von Korrekturmaßnahmen deutlich erhöht.

Triebwerkshersteller muss auf Qualität setzen

Im vorliegenden Fall hat der Kunde – weltweit einer der größten Hersteller von Strahltriebwerken für die militärische und zivile Luftfahrt – die (Mess-)Aufgabe gestellt, Kompressorschaufeln der Triebwerke verschiedener Flugzeugtypen zu inspizieren. Diese haben die Abmessungen 175 mm × 43 mm × 32 mm und sind aus (reflektierendem) Titan hergestellt. Die Oberflächenbeschaffenheit ist glänzend, beinahe spiegelnd.

Es müssen ermittelt werden:

-die Schnittlinien,

-die Schaufeldicke,

-die Eintritts- sowie Austrittskante,

-der Schaufeldrall und

-die Orientierung des Schaufelfußes.

Die geforderte Genauigkeit liegt bei 13 µm, die Durchlaufzeit darf 6 min nicht überschreiten.

Für diese Aufgabe wurde ein Breuckmann-Stereo-Scan-3D-HE-System in Kombination mit einer Dreh-/Schwenkeinheit gewählt. Der eigens für diese Aufgabe entwickelte Streifenprojektor ermöglicht es, die Projektion an die Objektgeometrie anzupassen, um störende Einflüsse reflektierender Teilbereiche der Turbinenschaufel zu unterbinden. Ein Ausrichtartefakt stellt sicher, dass die Größe des Fehlers die geforderte Grenze von 13 µm auch dann unterschreitet, wenn sich die Scans nicht überschneiden.

Aufnahmemodi garantieren hohen Dynamikumfang im Bild

Besonderer Wert wird auf Aufnahmemodi verwandt, die einen hohen Dynamikumfang in der Bildaufnahme garantieren. Dieses System mit strukturierter Beleuchtung und einer Kombination aus Gray-Code- und Phasenshiftprojektion ist durch folgende technische Spezifikationen gekennzeichnet:

-Messfeld: 175 mm (anpassungsfähig auf andere Teilegrößen),

-Genauigkeit: ±10 μm,

-Kameraauflösung: 2 × 4 Megapixel,

-Lichtquelle: LED-Beleuchtung, 10 000 h Lebensdauer,

-Arbeitsabstand: 500 mm,

-Gewicht: 6 kg,

-Aufnahmezeit: unter 1 s pro Scan,

-Zertifizierung: VDI/VDE Richtlinie 2634,

-Dreh-Schwenkeinheit: Zuladung 15 kg; Drehwinkel 360°, Schwenkwinkel ±60°.

Dreh-/Schwenkeinheit nimmt die Schaufelgeometrie automatisch auf

Die Projektbearbeitung erfolgt in zwei Arbeitsschritten: Mit dem Stereo-Scan-3D-HE und der Breuckmann-eigenen Software Optocat wird mithilfe einer eigens angefertigten Dreh-/Schwenkeinheit die 3D-Geometrie der Kompressorschaufel automatisch aufgenommen; mit ihrer Hilfe ist es möglich, die optimalen Scanpositionen anzufahren, um die Anzahl von Einzelaufnahmen so gering wie möglich zu halten.

Phase 1 dient der dreidimensionalen Datenerfassung, die in folgenden sukzessiven Schritten ausgeführt wird:

-Fixieren der Schaufel auf dem Drehtisch,

-digitales, räumliches Vermessen des Objektes,

-Berechnen der Objektgeometrie mit anschließendem Visualisieren,

-Übergabe der 3D-Daten an eine spezielle Inspektionssoftware (zum Beispiel Rapidform XOV/Verifier, Geomagic Studio oder Poly-Works).

In Phase 2 wird in folgenden Schritten die automatisierte Qualitätskontrolle durchgeführt:

-Importieren der CAD-Referenz,

-Bestimmung der Prüfkriterien,

-Laden der Scandaten,

-automatisierter Inspektionsablauf mit Reporting (Messprotokolle, Archivierung),

Die Visualisierung der Qualitätsprüfung lässt sich beliebig gestalten: zwei- oder dreidimensionale Pseudofarbdarstellung, Tabellen mit Nominalwerten oder Toleranzen. Eine ganz neue und besonders hilfreiche Form der Darstellung ist die Rückprojektion der Falschfarben auf das Messobjekt.

Interpretation der Messergebnisse fließt umgehend in den Produktionsprozess und steigert die Effizienz

Damit ist die Möglichkeit gegeben, die komplexen Scandatensätze mit den CAD-Daten zu vergleichen und auf deren Basis aussagekräftige Erstmusterprüfberichte oder Produktionsprüfkontrollen zu erstellen. Durch die Nutzung modernster 3D-Inspektionstechnik unter Verwendung eines topometrischen Mess-Systems, gekoppelt mit einer Dreh-/Schwenkeinheit sowie einer leistungsstarken Inspektionssoftware, wird der zeitaufwändige, herkömmliche taktil-mechanische Ansatz der Qualitätsprüfung über die sogenannten „guillotine gages“ ersetzt.

Trotz Bearbeitung erhöhter Datenmengen aufgrund des ganzheitlichen Inspektionsansatzes können damit nicht nur eine deutliche Reduzierung der Inspektionszeit, sondern insbesondere auch erheblich aussagekräftigere und besser vermittelbare Messergebnisse erzielt werden. Die Interpretation dieser Ergebnisse fließt umgehend in den Herstellungsprozess zurück und dient somit unmittelbar dem Optimieren der Produktionseffizienz sowie im Endergebnis der Güte und Qualität der produzierten Kompressorschaufeln.

Dipl.-Ing. (FH) Erik Klaas ist Entwicklungsleiter bei der Breuckmann GmbH in 88709 Meersburg.

Erik Klaas | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/messundprueftechnik/articles/238438/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Klarheit für die Industrie: Forscher ermitteln Standzeiten von Schieberwerkzeugen
12.06.2018 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

nachricht Tauchen ohne Motor
05.06.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen

19.06.2018 | Physik Astronomie

Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital

19.06.2018 | Messenachrichten

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics