Qualitätskontrolle von Turbinenschaufeln

Messsystem und Aufbau

Zur hochpräzisen, verlässlichen Qualitätsprüfung seiner Turbinen und Kompressorschaufeln setzt GE   Aviation   Breuckmanns    Hochleistungsmesssystem  b-INSPECT ^3D ein. Die Datenerfassung mithilfe dieser vollständig in sich geschlossenen Messstation erfolgt durch Breuckmanns bewährtes stereoSCAN ^3D-HE in Kombination mit speziellen, von GE patentierten Messtechnologien. Dadurch lassen sich in kürzester Zeit die gesamte Objektgeometrie und selbst schwierigste Oberflächen automatisch dreidimensional erfassen, wobei eine Vorbehandlung wie Einsprühen oder Mattieren entfällt. Diese speziell an die Bedürfnisse der Luftfahrtindustrie angepasste Technik wurde von GE Aviation in enger Kooperation mit Breuckmann und seinem amerikanischen Vertriebspartner Accurex Dimensional Measurement entwickelt und wird bei GE Aviation in der Produktion und Qualitätskontrolle von Turbinenschaufeln erfolgreich eingesetzt.

Das b-INSPECT ^3D arbeitet mit einem adaptierten Streifenprojektor und einer auf diese Anwendung spezifisch angepassten Software. Zum Laden der Turbinenschaufeln sowie zur Systemwartung ist die Messkammer leicht zugänglich. Eine robuste Dreh-/Schwenkeinheit ermöglicht eine vollständige Datenerfassung auch in schwer zugänglichen Bereichen; alternativ kann auch ein sechsachsiger Roboter für die automatisierte Zuführung der Messobjekte eingesetzt werden. Zur präzisen Datenerfassung im Produktionsbereich ist die Messstation staubgeschützt.

Arbeitsablauf

Die Projektbearbeitung erfolgt in zwei Arbeitsschritten: Zuerst erfasst das b-INSPECT ^3D die komplexe Oberfläche und erstellt ein hochpräzises, dreidimensionales Abbild der Objektgeometrie. Danach erfolgt direkt die Qualitätskontrolle, bedarfsbedingt auch automatisiert, wobei auf ein spezielles Inspektionsmodul für Schaufeln zurückgegriffen wird (z.B. PolyWorks^®, Rapidform^® XOV/Verifier™ oder Geomagic Studio^®). Die intuitive und benutzerfreundlich angelegte Software bietet die Möglichkeit, komplexe Scandatensätze mit den CAD-Daten zu vergleichen und auf deren Basis aussagekräftige Erstmusterprüfberichte oder Produktionsprüfprotokolle zu erstellen. Der Arbeitsablauf im Einzelnen:

1. Vermessung und Datenberechnung

• Einrichten des b-INSPECT ^3D und des Messobjekts. Bei Verwendung
  einer Dreh- / Schwenkeinheit wird die Turbinenschaufel für die Digitalisierung
  auf dem Drehteller fixiert.
• Automatische digitale und räumliche Vermessung der gesamten
  Objektoberfläche einer Turbinenschaufel.
• Berechnung der dreidimensionalen Objektgeometrie und Visualisierung.
• Übergabe der 3D-Daten in STL- oder PLY-Format an die Inspektionssoftware.
  
  

2. Qualitätsprüfung

• Importieren des CAD-Referenzmodells.
• Bestimmung der Prüfkriterien: Das b-INSPECT ^3D ermöglicht die Auswertung aller relevanten Turbinenschaufel-Parameter wie concave / convex Contour, Thickness, Chord, Twist / Warp / Stagger, Platform und Bow. Ebenfalls evaluiert werden Lean & Centrality, Centre of Gravity, Contour of Leading Edge and Trailing Edge sowie Full Blade Contour.
• Laden der dreidimensionalen Scandaten.
• Automatisierter Inspektionsablauf inklusive Reporting durch Erstellen
  von Messprotokollen und Archivierung.
• Die Visualisierung der Resultate lässt sich beliebig gestalten, z.B. mit einer
  zwei- bzw. dreidimensionalen Falschfarbendarstellung, Tabellen mit
  Nominalwerten oder Toleranzen.

 

Ergebnis

Computergestützte Qualitätskontrolle (CAQ) in Verbindung mit optischer Messtechnik ist im Hinblick auf die hohe Datenqualität und unter Einbeziehung des Kosten- und Zeitfaktors ein sehr effizientes Verfahren, um dreidimensionale Ist-Daten von hochkomplexen Objekten mit den Soll-Daten ihrer CAD-Modelle zu vergleichen. Geringste Abweichungen von den Produktionsvorgaben werden so auf schnelle und einfache Weise identifiziert, der Anwender erhält zeitnah detaillierte Informationen für erforderliche Anpassungsmaßnahmen im Interesse einer spezifikationsgetreuen Fertigung.

Durch die Nutzung modernster 3D-Inspektionstechnologie mit dem b-INSPECT ^3D und einer leistungsstarken Software ersetzt GE Aviation den herkömmlichen taktilen Inspektionsansatz durch eine hochpräzise, vollflächige Qualitätsprüfung. Der ganzheitliche Inspektionsansatz erzielt dabei nicht nur eine deutliche geringere Prüfzeit, sondern insbesondere auch erheblich aussagekräftigere und besser vermittelbare Messergebnisse. Die Interpretation dieser Resultate fließt umgehend in den Herstellungsprozess zurück und dient so der direkten Produktionsoptimierung sowie im Endergebnis der Produktqualität der bei GE Aviation produzierten Turbinenschaufeln.

Wir bedanken uns bei allen beteiligten Partnern für die freundliche Zusammenarbeit und Unterstützung zur Realisierung dieses Projekts.