Inspektion von Blisken

Inspektion von Blisken

Flexible Messsysteme für die Inspektion von Blisk-Airfoils und Drums

Eine Blisk bzw. "Blade Integrated Disk" ist eine Komponente des Flugtriebwerks, die in Bezug auf Leistung und Energieverbrauch einen hohen Stellenwert hat. Auch bekannt als IBR (integrally bladed rotor) haben Blisken aufgrund der Vorteile, die sie bei der Entwicklung moderner Flugtriebwerke mit sich bringen, einen enormen Boom erfahren. Blisken besitzen weniger Bauteile und ein geringeres Gewicht als Disk- und Blade-Baugruppen früherer Bauart. Sie wurden eingeführt, damit höhere Drehzahlen bei gleichbleibenden/reduzierten Spannungen im Material erreicht werden konnten, wodurch die Triebwerke eine um 8% höhere Leistungsfähigkeit aufweisen. Aufgrund ihrer Rolle bei der Verdichtung im Triebwerk erfordern ihre Konstruktion und Form eine hohe Genauigkeit bei der Messung des Flächenprofils sowie der Positionierungs- und Befestigungslöcher, um Unwuchten und letztlich einen Triebwerksausfall zu verhindern.

ATOS 5 for Airfoil ist in Verbindung mit der ATOS ScanBox die passende Antwort auf die Komplexität effizienter Messverfahren für Blisken und Drums. Das Messverfahren von GOM ist gut definiert und zuverlässig. Selbst eine hohe Anzahl von Schnitten, Punkten oder speziellen Geometrien auf den Bauteilen beeinträchtigt die Inspektion nicht. Die Technologie von ATOS optimiert sämtliche Bereiche der Blisk-Produktion mit flächenhaften Daten und schnelleren, zuverlässigeren Prozessen.

Konstruktion und Zusammensetzung

Die Messung von Blisken ist aufgrund ihrer komplexen Form und der Bearbeitungsverfahren (z. B. CNC-Bearbeitung, lineares Reibschweißen) mit speziellen Kombinationen zur Erreichung der gewünschten Eigenschaften, des Durchsatzes und der Kosten sehr kompliziert. Jede Blisk besteht aus einem schlanken Flächenprofil und mehreren Airfoils mit exotischen Größen, Formen und Verdrehungen. Jede Krümmung und Kante, die an einer Blisk auftritt, erfordert hochpräzise Messungen, um die richtige Verteilung der Energie und eine optimale Verdichtung zu gewährleisten, insbesondere im Hinblick auf die Geometrien der Positionierungs- und Befestigungslöcher. Optische Messtechniken bieten die Genauigkeit und Flexibilität, die OEMs benötigen, ohne das Bauteil anreißen zu müssen, einen unnötig hohen Aufwand an taktilen Messungen zu betreiben oder den Scanvorgang zur Messung kleinster Details zu verlangsamen.

ATOS 5 for Airfoil

Der ATOS 5 for Airfoil Sensor wird von der Industrie für die Messung von Blisken sehr geschätzt. Unter Ausnutzung des Potenzials von ATOS 5 for Airfoil wurden Messungen der Kantengeometrie von Blisken bis zu einem Radius von 0,060 mm mit hervorragender Auflösung und mehr als 20 Punkten als Teil der Kantenradiusberechnung durchgeführt. ATOS Scanner liefern hochpräzise Daten für manuelle und automatisierte Anwendungen. Ihre optimierten Messpositionen und ihre Stabilität machen sie darüber hinaus zu einem äußerst zuverlässigen Messsystem. Ihre Technologie erfasst jede Kurve und Kantengeometrie mit mehrachsigen Blue Light Sensoren und vollflächigen Daten, um eine zuverlässige und umfassende Qualitätskontrolle von Blisken, Drums und anderen IBRs zu ermöglichen.

Fertigung

Der Bearbeitungsprozess für Blisken dauert sehr lange, während die gewünschte Geschwindigkeit für die Messung so kurz wie möglich sein soll. Dieses erhöht verstärkt den Druck bei den Herstellern hochwertige Blisken mit einer Geschwindigkeit herzustellen, die mit den ständig wachsenden Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie Schritt hält. KMGs können für die Bauteilinspektion Stunden benötigen und laufen Gefahr, einen unnötig hohen Aufwand an taktilen Messungen zu betreiben und dabei Geschwindigkeit, Zeit und Genauigkeit zu verlieren. Aufgrund der langen Bearbeitungszeit entscheiden sich OEMs zunehmend für automatisierte optische Messsysteme, die schnelle, zuverlässige und wiederholbare Ergebnisse in Minuten, anstelle von Stunden liefern, z. B. für ATOS Sensoren.

Die Technologie von ATOS verwendet vollflächige Daten, d.h. sämtliche Daten, die von einer kompletten Blisk erfasst werden. Alles, was der Sensor sehen kann, kann er auch messen. Der Einsatz dieser Technik hat keinen Einfluss auf die Anzahl der vom Kunden, Konstrukteur oder der Zeichnung benötigten Airfoil-Schnitte. Die ATOS Sensoren liefern ein unglaublich detailliertes Bild der aktuellen Fertigungsstandards mit hochauflösenden 3D-Messdaten und anschaulichen farbigen Abweichungsdarstellungen, um verborgene Fehler in Qualitätsprozessen besser zu verstehen und aufzudecken. Mit Wiederholbarkeitsprüfungen unter 5 Mikrometern (0,005 mm) und Messzeiten für einzelne Blisken von weniger als einer Stunde verkürzen die ATOS Sensoren mit der dazugehörigen Software die Fertigungszeiten, wodurch sie den Gesamtdurchsatz erhöhen und die Markteinführungszeit verkürzen.

Reparatur & Instandsetzung

Die Prüfung der Blisken während der Produktion bringt ihre eigenen Anforderungen mit sich, aber sobald die Blisken in die Betriebsbedingungen für Wartung, Reparatur und Instandsetzung eintreten, wird der Prüfprozess durch die verschiedenen Spezifikationen noch erheblich komplexer. Jeder Schaden, der an den Airfoils der Blisken (IBRs) auftritt, erfordert die vollständige Zerlegung des Triebwerks, damit der Rotor ausgetauscht oder neue Airfoils angeschweißt werden können. Außerdem kann eine gewöhnliche Wartung nicht im Servicebereich für Flugzeuge durchgeführt werden, sondern muss in einer spezialisierten Anlage erfolgen. Bei einem derart kostspieligen und mühsamen Prozess benötigen Blisk-Hersteller Prüfsysteme und Prüfsoftware, die hohe Geschwindigkeit mit intuitiver Technologie kombinieren, um so die Lebensdauer von Blisken zu verlängern und die Ausfallzeiten aufgrund von Instandsetzungen zu verkürzen.

ATOS 5 for Airfoil misst detaillierte Qualitätsinformationen neuer Produkte oder Komponenten aus Wartung oder Reparatur mit einer deutlich kürzeren Messzeit. Seine größte Stärke liegt in der Messgeschwindigkeit. Mit diesem Mulitsensor-System sind, dank der Datenerfassung in weniger als einer Fünftelsekunde je Einzelaufnahme, 3D-Scanzeiten von nur etwa einer Stunde für Blisken möglich. Dank der schnellen Datenerfassung und den hochwertigen Netzen weist die Technologie von ATOS zahlreiche sehr nützliche Prüffunktionen für die Identifizierung von Fehlern, Abnutzung, Dellen und Kratzern auf.

Aufgrund der optimierten Messpositionen der ATOS Systeme haben weder die Anzahl der Airfoils noch die der Airfoil-Schnitte auf einem Bauteil Einfluss auf die Messung. Unter Verwendung der vollflächig erfassten Daten ist ATOS Teil einer Reparaturabfolge von einzelnen oder mehreren Airfoils. Sobald die Datenpunkte in der Software gesammelt sind, werden die einzigartigen Werkzeugpfade zum Hinzufügen oder Entfernen von Material automatisch abgefahren, um die gewünschten Formen herzustellen. Dieses wird bei Reparaturen verwendet, um die Spitzen oder manchmal sogar das ganze Airfoil zu ersetzen.

Integral beschaufelter Rotor (IBR)

Die Kombination von ATOS Hard- und Software stellt eine Komplettlösung zur Reduzierung der Lebenszykluskosten und zur Erhöhung der Lebensdauer von Blisken und IBRs dar. 

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