Turbinenschaufeln sind hoch spezialisierte Bauteile. Verschiedene Geometrien bzw. Oberflächen erfüllen diverse Funktionalitäten. Mikrobohrungen sind für die richtige Kühlung verantwortlich, die Kantenverrundung beeinflusst den Treibstoffverbrauch und die richtige Beschichtung entscheidet über die Lebensdauer. Mit Messtechnik von Alicona setzen Hersteller in der Qualitätssicherung eine All-in-one-Lösung ein.
Je mehr funktionale Eigenschaften Turbinenschaufeln aufweisen, desto komplexer wird ihre Geometrie. Das bedeutet nicht nur eine komplexere Fertigung, sondern auch neue Anforderungen für die Messtechnik zur Qualitätskontrolle. Unterschiedliche Oberflächengeometrien sollen automatisiert, schnell, hochauflösend und rückführbar gemessen werden.
Führende Hersteller von Turbinenschaufeln vertrauen daher auf Messtechnik von Alicona. Mit dem optischen 3D-Messgerät Infinite Focus werden unter anderem Kühllöcher, Kanten sowie Beschichtungsergebnisse verifiziert. Das hochauflösende optische Messsystem basiert auf dem Prinzip, mit nur einem Sensor alle Funktionalitäten eines Mikrokoordinatenmesssystems und eines Rauheitsmessgeräts abzudecken. Damit messen Anwender mit nur einem System sowohl die Geometrie als auch die Oberfläche von Turbinenschaufeln.
Automatisierte Messung von Kühllöchern
Kühlende Luft soll gefährliche Hitzeschäden vermeiden. Die notwendige Kühlung wird durch speziell geformte Kühllöcher bzw. Kühlbohrungen umgesetzt. In der Qualitätskontrolle gilt es, sicherzustellen, dass Winkel, Größe und Form von bis zu 500 mitunter unterschiedlich geformten Kühllöchern exakt ihrem CAD-Datensatz entsprechen. Im Fokus der optischen Messung mit der Fokus-Variation stehen zwei Bereiche: das Bohrloch und der Übergang von Oberfläche zu Bohrloch.
Besonders von Interesse sind dabei die Rundheit, der Durchmesser sowie die Winkel an den Übergängen. Die Messung der Kühllöcher an verschiedenen Positionen erfolgt automatisch, was durch den Einsatz einer speziellen CAD/CAM-Software umgesetzt ist. Abweichungen von der Soll-Geometrie werden unmittelbar angezeigt.
Kantenmessung für effizientere Turbine
Während die Geometrie von Mikrobohrungen für effiziente Kühlung verantwortlich ist, sorgt die richtige Kantenverrundung an der Hinter- und Vorderkante der Turbinenschaufel für optimierte aerodynamische Eigenschaften und damit für eine effizientere Turbine. Die Kantenmessung ist bei Turbinenschaufeln besonders herausfordernd, da es sich meist um eine Krümmung mit unterschiedlich großen Radien und Ellipsen handelt. Diese komplexe Kantenform kann nur mit einem hochauflösenden Messverfahren ausreichend gemessen werden.
Die Fokus-Variation ist hier in mehrerer Hinsicht geeignet. Zum einen profitieren Anwender von den hochauflösenden, wiederholgenauen und rückführbaren Ergebnissen, zum anderen ermöglicht die hohe Auflösung zusätzlich zur Einpassung von Kreisen auch das Einpassen von Ellipsen.
Richtige Beschichtung
Sind Turbinenschaufeln richtig beschichtet, erhöht sich ihre Stabilität, Verschleißfestigkeit und Lebensdauer. Hersteller von Turbinenschaufeln nutzen Alicona-Technik zur Oberflächenmessung sowohl vor als auch nach der Beschichtung. Ersteres erfolgt durch die flächenhafte Rauheitsmessung (Sa-, Sq-, Sz-Werte), mit der Anwender verifizieren, ob die Oberfläche der Turbinenschaufel richtig aufgeraut ist. Letzteres, die Verifikation der richtigen Schichtdicke, wird durch eine Differenzmessung umgesetzt.
Klassische Schichtdickenmessgeräte können hier nur unzureichend eingesetzt werden, da sie lediglich eine punktuelle Messung ermöglichen. Um die Homogenität der Beschichtung auf der gesamten Fläche verifizieren zu können, ist ein flächenhaftes Verfahren wie die Fokus-Variation von Alicona notwendig.
Alicona Imaging GmbH www.alicona.com
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