Analisi delle palette di turbine

Soluzioni di metrologia ottica di nuova generazione per le palette di turbine

Le palette di turbine sono i componenti dei motori a reazione più sollecitati, poiché la loro funzione è sostanzialmente quella di convertire i gas caldi in espansione in coppia, potenza e spinta. Un’unica paletta di turbina ad alta pressione genera dieci volte più potenza di una piccola utilitaria. Queste palette devono essere in grado di resistere a temperature elevatissime e produrre la massima potenza, spingendosi ripetutamente oltre i limiti della fisica (per fare un paragone è come impedire a un cubetto di ghiaccio di sciogliersi dentro un forno a 200 °C). Per questo le palette di turbine devono andare oltre gli standard di precisione, progettazione e analisi per massimizzare prestazioni, efficienza e vita utile del motore.

La nostra soluzione

I sensori ATOS sono potenti soluzioni innovative già utilizzate con successo nel settore delle palette di turbine per aumentare la resa, ridurre i tempi di messa sul mercato e accelerare da subito i programmi legati ai nuovi reattori. Date le elevate velocità e la precisione nelle misurazioni e nelle analisi, la combinazione di software e hardware della tecnologia ATOS garantisce la qualità delle palette in ogni aspetto, incluse:

  • Misurazione dei fusi, precisione e caratteristiche dei profili alari
  • Misurazione delle anime in cera/ceramica con GOM CT
  • Impiego nella lavorazione adattiva per la realizzazione di profili alari, ottimizzando forma e geometrie dei bordi per soddisfare gli elevati requisiti di efficienza
  • Riparazioni
  • Funzioni di rivestimento del profilo alare e del nastro all'apice della pala
  • Misurazioni per l’analisi primo articolo

Design e composizione

Le palette di turbine vengono continuamente progettate per aumentare prestazioni, vita utile ed efficienza dal punto di vista dei consumi di carburante. Il design delle palette è diventato sempre più intricato e difficile da misurare, in quanto incorpora nuove geometrie e diversi materiali compositi e fusioni. Il design e il materiale delle palette rivestono un ruolo cruciale sulle prestazioni del motore e sulla sua resistenza. L’estrema precisione è fondamentale in quanto le imprecisioni possono comportare una perdita nella conversione dell’energia e, in ultima analisi, l’avaria delle palette. Le aree quali le sezioni trasversali dei profili alari, gli allineamenti, i profili delle palette, i raggi dei bordi d’uscita e le forme dei piedi delle palette necessitano misurazioni non distruttive: una vera e propria sfida per i metodi di misura tradizionali.

ATOS 5 for Airfoil

ATOS 5 for Airfoil è la nostra tecnologia di punta impiegata per la misurazione di questi prodotti sofisticati. Sviluppato esclusivamente per il settore aeronautico, questo sistema permette la misurazione delle geometrie complesse dei profili alari, in particolare le geometrie dei bordi d’uscita prodotte tramite la fusione a cera persa. Nelle moderne turbine a gas queste geometrie possono essere particolarmente ridotte.

GOM Inspect Professional

Combinati con il software GOM Inspect Professional, i nostri sistemi forniscono funzioni avanzate per l’assemblaggio digitale. Queste supportano l’analisi delle prestazioni degli stampi relativamente ai ritiri e prodotti fusi finiti in fase di produzione o l’analisi della sezione di gola nei gruppi di palette. In pochi minuti la tecnologia ATOS fornisce confronti di superfici, analisi di forma e posizione, e misure accurate delle palette. Questa combinazione di hardware e software rappresenta la soluzione ideale per ottenere maggiore precisione e resa in fase di analisi delle turbine.

Produzione

Al giorno d’oggi, il mercato richiede maggiore velocità, maggiore resa, tempi ciclo brevi e tolleranze sempre più ridotte: tutto questo non fa che aumentare esponenzialmente la pressione dei produttori OEM nell’ottimizzare i programmi produttivi. I produttori stanno passando gradualmente alle soluzioni di metrologia ottica 3D, con le quali la produttività aumenta a fronte di tempi di analisi sempre minori: in questo modo sono in grado di rispondere alla domanda continua di palette per turbine.

La tecnologia ATOS è la soluzione perfetta per i costruttori di aerei ad alta capacità. I nostri sensori sono molto apprezzati dai produttori OEM e dalle società coinvolte nella catena di distribuzione perché permettono di ottimizzare le geometrie, ridurre i tempi di analisi e aumentare la precisione nel processo produttivo. Grazie ai sistemi ATOS è possibile raggiungere una maggiore produttività: dalle scansioni iniziali all’analisi finale, con un tempo di ciclo di circa tre minuti alla massima risoluzione.

Le esigenze dei produttori sono soddisfatte grazie alla tecnologia automatizzata ATOS ScanBox BPS utilizzata per misurare le centinaia di migliaia di pezzi richiesti ogni anno. Inoltre, GOM Inspect Professional include funzioni avanzate per la misurazione e l’analisi delle geometrie dei profili alari.

Dalla misurazione del pezzo fuso agli spessori del rivestimento del profilo alare, questa combinazione altamente performate di software e hardware è la prima scelta di ingegneri e direttori di produzione quando si tratta di misurazioni delle palette delle turbine.

Riparazione e revisione

Le palette delle turbine sono costruite per resistere 35000 ore prima della riparazione o la revisione, ovvero circa 15 milioni di miglia di volo. Tuttavia, la riparazione è uno dei più grandi fattori di costo, sia in termini economici che di tempo, che si trovano ad affrontare i produttori OEM. Necessitano di una tecnologia capace di individuare gli errori non visibili, anticipare i difetti strutturali e mostrare rapidamente le imperfezioni, per far sì che le palette possano tornare in funzione e aumentare così la vita utile del motore a turbina.

Oltre alle analisi dell’usura, la tecnologia ATOS supporta la pianificazione e il controllo dei lavori di riparazione, ad esempio mediante la misurazione con coordinate digitali delle superfici danneggiate/riparate e la verifica del materiale di deposito. I clienti GOM utilizzano la tecnologia ATOS per completare in maniera digitale l’analisi delle prestazioni e verificare lo stato delle palette in termini di fluidodinamica computazionale (CFD), sollecitazioni e affidabilità. Fornendo viste dettagliate e previsioni sulle analisi delle palette delle turbine, i sistemi ATOS riducono i tempi morti necessari per le riparazioni e massimizzano la vita utile delle palette.

Sistemi di metrologia

Scoprite i sistemi ATOS per ogni fase dell’analisi delle palette di turbine