Schaufelprofilmessungen im Bruchteil der Zeit

Hochmoderne Laserscanning-Technologie ermöglicht schnelle und präzise Messungen von Schaufelprofilen aller Materialien und Oberflächenbeschaffenheiten

Die Inspektion von Schaufelprofilen ist recht zeitaufwändig. Die Qualitätskontrolle kann aufgrund der erforderlichen hohen Genauigkeit und Präzision fast ebenso viel Zeit in Anspruch nehmen wie der eigentliche Fertigungsprozess. Die Form der Schaufelprofile oder Turbinenschaufeln kann in Abhängigkeit ihrer vielfältigen Einsatzgebiete stark variieren. Diese Merkmale unterliegen spezifischen Toleranzen; jeder potenzielle Fehler kann zu Änderungen in der Aerodynamik und damit zu ineffizientem Treibstoffverbrauch führen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Form der Einlasskante von der Sollvorgabe abweicht, zum Beispiel in Form flacher Stellen aufgrund von Verschleiß. Dies kann auch zu gefährlichen Hitzenestern an den Schaufeln führen. In Kombination mit dem Koordinatenmessgerät (KMG) GLOBAL S erfasst der Laserscanner HP-L-10.10 rasch ein komplettes Schaufelprofil und misst mit Leichtigkeit nahezu alle Materialien und Oberflächenbeschaffenheiten.

In aller Regel wird die für Schaufelprofile erforderliche Präzision eher mit taktilen Messstrategien erzielt. Diese Methode ist zwar hochpräzise, der physische Kontakt linear entlang der Werkstückoberfläche ist jedoch zeitaufwändig und beschädigt in einigen Fällen die Schaufel.

Schätzungen besagen, dass die Luft- und Raumfahrtindustrie in den nächsten Jahren weitere 40.000 Flugzeuge benötigt. Der Bedarf an schnelleren Qualitätssicherungsverfahren ist entsprechend hoch. In Bezug auf die Schaufelprüfung erforderten berührungslose Messsysteme bisher immer einen Kompromiss zwischen drei Faktoren: Flexibilität, Präzision und Durchsatz. Mit dem Laserscanner HP-L-10.10 gibt es diesen Kompromiss nicht mehr. Er scannt komplexe Objekte in relativ kurzer Zeit und erfasst dabei bis zu 600.000 Punkte in der Sekunde. Den größeren Durchsatz und die höhere Punktdichte der Laserlinien-Scanningtechnologie hinzugerechnet, bedeutet das eine deutliche Steigerung der Effizienz. 

Die berührungslose Schaufelprüfung ist jetzt noch intelligenter 

Bislang mussten Bediener von Koordinatenmessgeräten (KMG) bei unterschiedlichen Reflektions- und Brechungsgraden der Teileoberfläche spezielle Anpassungen vornehmen. Dazu gehörte beispielsweise das Einsprühen des Teils vor der Inspektion. Das Auftragen von Oberflächensprays beeinträchtigt jedoch die Messgenauigkeit, da es sich dabei nicht um einen wiederholgenauen manuellen Prozess handelt. Der Laserscanner HP-L-10.10 macht diese Behandlung dank der Systematic High-Intelligence Noise Elimination (SHINE)-Technologie von Hexagon überflüssig. SHINE erlaubt Herstellern in der Luft- und Raumfahrt das Erfassen qualitativ hochwertiger und hochpräziser Daten, selbst von den in der Luft- und Raumfahrt üblichen reflektierenden Oberflächen. 

Berührungslose Messungen hinterlassen zudem keine Spuren auf neueren Schaufeln mit reflektierenden Oberflächen. Der Sensor verfügt über einen hohen optischen Dynamikbereich, sodass er unterschiedliche Schaufeloberflächen ohne manuelle Anpassungen messen kann. Mit dieser Lösung lassen sich daher mehrere Schaufelabschnitte mit nur einem Scanningvorgang erfassen. Dies verspricht erhebliche eine Reduzierung der Engpässe bei der Inspektion.

Der Vorteil beim Einsatz von Laserlinienscannern auf einem KMG zeigt sich beim komfortablen Scanning von Schaufeln unterschiedlichster Größen, von Schaufeln für kleine Kompressoren bis hin zu großen Turbinenschaufeln für die Energieerzeugung. Der Sensor nutzt eine lange Laserlinie (bis zu 90 mm). Das heißt, die gesamte Oberfläche der Schaufel lässt sich in kürzester Zeit scannen. Darüber hinaus bietet er einen flexiblen Arbeitsabstand und eine variable Scanning-Geschwindigkeit, sodass der Laser für Scans mit höherer Punktdichte heranzoomen und langsamer scannen kann, wenn ein kritischer Bereich größerer Aufmerksamkeit bedarf.

Verbessert die Visualisierung und Berichterstattung

Diese Lösung verbessert auf besondere Weise die Visualisierung der Ergebnisse und deren Darstellung im Bericht. Nach Abschluss des Scans, erlaubt die Software dem Anwender das Erstellen einer Farbkarte des Werkstücks. Das erleichtert die visuelle Prüfung erheblich und die Übersichtskamera (OVC) kann ein Bild der betreffenden Bereiche aufnehmen. Diese Art fotografische Dokumentation lässt sich ideal für Berichte oder Präsentationen nutzen. Die Möglichkeit, Bilder direkt am Messort aufzunehmen und zur Verfügung zu stellen, fördert die Zusammenarbeit zwischen Konstruktions-, Engineering- und Fertigungsprozesses. Fotos der OVC dienen als Diskussionsgrundlage und unterstützen das Personal dabei, Probleme im Konstruktions- und Fertigungsprozess zu erkennen und zu beheben.

Als Komplettlösung lässt sich der gesamte Inspektionsprozess mit dem Blade-Modul von Hexagons führender Messsoftware PC-DMIS steuern. PC-DMIS Blade wurde gemeinsam mit der Industrie als sofort einsatzbereite Lösung für Schaufelhersteller entwickelt. 

Mit PC-DMIS Blade messen Fertigungs- und Qualitätstechniker die komplexen Geometrien der Schaufelprofile innerhalb einer vereinfachten Benutzeroberfläche. Das Erstellen verschiedener Messroutinen ist unkompliziert und lässt sich einfach an die Prüf- und Berichtsprozesse für kritische Schaufeleigenschaften wie Profil, mittlere Wölbungslinie sowie die Stärke der Einlasskante, Profilsehne und Verdrehwinkel anpassen. 

Mit der Kombination von Produkten von Hexagon gestalten sich diese komplizierten Qualitätskontrollprozesse schneller, einfacher und intelligenter.

Anwendungsbericht: Schaufelprofilmessungen im Bruchteil der Zeit

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