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Effektives Reinigen von Turbinenschaufelnim laufenden Fertigungsprozess

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Effektives Reinigen von Turbinenschaufelnim laufenden Fertigungsprozess

Das Münchner Unternehmen MTU Aero Engines setzt im fertigungsnahen Reinigungsprozess von Turbinenschaufeln fünf Reinigungsanlagen vom Typ Malta des Schwarzwälder Anlagenbauers MAFAC ein. In diesen werden die aus einer Nickel-Basis-Legierung bestehenden Werkstücke zwischen deneinzelnen Bearbeitungsschritten mehrmals gereinigt.

Autorin: Ina Rau E-Mail: inarau@gmx.de

Die MTU Aero Engines ist der führende deutsche Triebwerkhersteller sowohl für die zivile als auch für die militärische Luftfahrt. In Kooperation mit europäischen, amerikanischen und japanischen Partnern werden Antriebe für Verkehrs- und Militärflugzeuge, für Hubschrauber und für stationäre Gasturbinen entwickelt, gefertigt und vertrieben. Ein weiterer Geschäftszweig der MTU ist die Instandhaltung ziviler Triebwerke. Im militärischen Bereich ist MTU der deutsche Systemverantwortliche für alle Flugzeugantriebe. Die MTU Motoren- und Turbinen-Union München gehörte gut zehn Jahre als Geschäftsfeld Antriebe zur DaimlerChrysler Aerospace (Dasa). Mitte des vergangenen Jahres wurde die MTU wieder eine von der DaimlerChrysler AG geführte Beteiligungsgesellschaft und firmiert seither unter ihrem heutigen Namen. Bei MTU Aero Engines sind zusammen mit den Tochtergesellschaften 7 400 Mitarbeiter beschäftigt.
Der Arbeitsbereich Schaufelfertigung bei der MTU, in dem rund 450 Mitarbeiter tätig sind, wird zur Zeit umstrukturiert. Nachdem die Produktion bisher verfahrensorientiert erfolgte, wird heute in so genannten Fertigungslinien nach definierten Bauteilgruppen gearbeitet. In diese Einheiten sind die fünf MAFAC-Reinigungsanlagen integriert. Sie werden von den an den Bearbeitungsmaschinen tätigen Mitarbeitern beschickt. Eine effiziente, wirtschaftliche Mehrmaschinenbedienung, die durch den hohen Bedienerkomfort der MAFAC-Reinigungsanlagen unterstützt werde, sagt Walter Kassel, verantwortlich für die verfahrenstechnische Prüf- und Fertigungsplanung von Turbinenschaufeln.
Mehrmaliges Reinigen erforderlich
Die einzelnen gegossenen und schöpfenden Bauteile der Schaufeln, die aus einer Nickel-Basis-Legierung bestehen und zum Teil eine Aluminium- oder Platin-Aluminium-Diffussionsbeschichtung aufweisen, werden während des mehrgliedrigen Bearbeitungsprozesses mehrmals ge-reinigt. In der Regel erfolgt die Reinigung unmittelbar nach der Bearbeitung, um ein Festsetzen der Rückstände zu vermeiden. Die Werkstücke weisen all jene Verschmutzungen auf, die im Verlauf der mechanischen Bearbeitung entstehen. Das Spektrum reicht von Entgratungsstaub über Bürstenabrieb bis hin zu Ölen, Ölschmierstoffen auf wässriger Basis und Emulsionen. Wichtig sei, dass die Verunreinigungen unmittelbar nach der Bearbeitung entfernt würden, um eine absolut rückstandfreie Weiterbearbeitung sicherzustellen. Eine Voraussetzung, die durch die umfangreiche Verfahrenstechnik der Malta in optimaler Weise erfüllt werde, so WalterKassel.
Reinigungsprogramme sind hinterlegt
Insgesamt acht Programme wurden entsprechend dem individuellen Bedarf der MTU über die mit Display ausgestattete elektronische Steuerung erstellt und eingespeichert. Dabei weisen alle fünf Reinigungsanlagen vergleichbare Einstellungen auf. Von ihrem zeitlichen und technischen Ablauf unterscheiden sich die Programmierungen nur punktuell. So kommen die drei Bäder aller fünf Anlagen in der Reihenfolge Reinigen – Spülen – Spülen zum Einsatz. Alle drei Bäder sind mit entkalktem Wasser gefüllt, da gerade bei der Reinigung von Kühlluftkonfigurationen eine absolut hohe Wasserqualität notwendig ist. Das 550 Liter umfassende Hauptbad, das unter der Nass- und Trocknungszelle installiert ist, ist zudem mit einem Reinigungsmedium in dreiprozentiger Konzentration versehen. Die beiden anderen, für die Spülvorgänge genutzten Bäder (Bad zwei mit 350 Liter und Bad drei mit 300 Liter Kapazität) haben keinerlei Zusatz.
Kombiniertes Spritzsystem
Bei drei Programmen kommt die Verfahrenstechnik des Spritzflutreinigens zum Einsatz. Dabei rotiert das Spritzsystem gegenläufig zu dem ebenfalls rotierenden Beschickungssystem.
Das Spritzsystem selbst ist mit einer Kombination aus Vollstrahl- und Flachstrahldüsen ausgestattet, die individuell eingestellt sind. Zudem wurden drei Programmab-läufe eingespeichert, bei denen die Bewegung des Beschickungssystems auf ein Wippen bis 30 Grad bei rotierendem Spritzsystem reduziert ist. Diese Einstellung wird vor allem bei empfindlicheren Teilen eingesetzt. Darüber hinaus wird bei Bauteilen, die in ihrem Inneren eine mäanderförmige Kühlkonfiguration aufweisen, die komplett verschließbare Kammer zu 60 Prozent geflutet. Diese ein optimales Reinigungsergebnis garantierende Technik – die Kammer kann bis zu 100 Prozent geflutet werden – wird bei MTU in erster Linie bei der Reinigung von Niederdruckleitschaufeln genutzt, die mit einer Wabenstruktur mit tiefen Sackbohrungen versehen sind.
Vakuumtechnik und Strahlungstrocknung
An den Nassprozess schließt sich bei allen Programmierungen die Trocknung an. In Anlehnung an die Nassphase wird das Beschickungssystem auch während der Trocknung bewegt. So rotiert es entweder gegenläufig zum Trockenluftdüsensystem oder ist auf eine Wippbewegung von 30 Grad programmiert. Die Trocknung erfolgt mittels des Impulsblassystems mit auf 50 Grad erhitzter Warmluft. Dabei wird die Luft über individuell eingestellte Trocknungsdüsen, die auf einem zweiten Düsenkanal installiert sind, auf die Werkstücke geblasen.
Bei der Trocknung der mit tiefen Sackbohrungen versehenen Niederdruckleitschaufeln kommt mit der Vakuumtechnik mit Strahlungstrocknung (Infrarot) eine weitere MAFAC-Verfahrenstechnik zur Anwendung. Zur Reinigung von hartnäckigen Verunreinigungen wurde ergänzend ein Ultraschallprogramm eingespeichert.
Zwischen zehn und 20 Minuten dauert die Reinigung der verschiedenen Laufschaufeln, Einzelteile und Kühlluftkonfigurationen, die im Beschickungssystem in speziellen Vorrichtungen fixiert werden. Zur Reinigung der Vollschaufeln wurde die Programmdauer auf acht bis zehn Minuten reduziert. Die Größe der einzelnen, zu reinigenden Bauteile liegt zwischen ein mal einem Zentimeter und einem Umfang von 45 Zentimeter Länge auf sechs Zentimeter Höhe. Maximal 50 Kilogramm Gewicht weist das Beschickungssystem während eines Reinigungsprozesses auf.
Abgeschiedenes Öl wird separat gesammelt
Rund 30 000 Werkstücke werden monatlich in jeder der fünf MAFAC-Anlagen, die alle im Drei-Schicht-Betrieb laufen, gereinigt. Die durchschnittliche Standzeit des Reinigungsmediums liegt bei einer Woche. Alle drei Bäder sind mit einer mehrstufigen Filtration zur Abscheidung partikulärer Verschmutzungen ausgestattet. Dadurch wird eine Verstopfung der Kühlluftbohrungen vermieden. Die Ölabscheidung in Bad eins erfolgt über ein Koaleszenzverfahren. Anschließend wird das Öl in einem separaten Behälter gesammelt. Die Reinigung der Spülbäder wird mittels Membrantechnik ausgeführt.
MAFAC Ernst Schwarz Maschinenfabrik GmbH & Co. KG Tel. 0 74 44/95 09-0, Fax 0 74 44/41 71 www.mafac.de
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