Turbineneinheit

Für die Herstellung des Keramikkerns und des anschließenden Wachsmodells werden formgebende Werkzeuge benötigt. Der Keramikkern bildet die spätere innere Kühlstruktur der Turbinenschaufel ab, während das Wachsmodell die äußere Geometrie definiert.

Herausforderung

Die formgebenden Werkzeuge zur Herstellung des Keramikkerns und des Wachsmodells müssen regelmäßig auf Verschleiß und geometrische Spezifikationen kontrolliert werden. Jede Abweichung erfordert eine Korrektur.

Unsere Lösung

Mit hochgenauen taktilen Koordinatenmessmaschinen (KMG) werden kritische Merkmale der Werkzeuge und Formen erfasst.

Moderne optische 3D-Messsysteme, wie die ZEISS ScanBox und ATOS 5 for Airfoil, ermöglichen vollflächige Messungen zur Beurteilung des Werkzeugs. Mobile Messsysteme erlauben die Werkzeugkontrolle direkt vor Ort.

ZEISS PiWeb ermöglicht eine lückenlose Dokumentation über alle Fertigungsschritte.

Der Keramikkern bildet die spätere innere Kühlstruktur der Turbinenschaufel ab, während das Wachsmodell die äußere Geometrie definiert. Der bereits gefertigte Keramikkern wird in die Form eingelegt. Die Form wird geschlossen und anschließend wird der Kern mit Wachs umspritzt. Dadurch erhält man die gewünschten Eigenschaften der Formgebung für den weiteren Prozess.

Herausforderung

Eine präzise Formgebung des Keramikkerns und des Wachsmodells ist von entscheidender Bedeutung. Es ist wichtig, eine mögliche Positionierung des Kerns außerhalb der Soll-Position im Wachsmodell zu überprüfen, um nach dem Guss die geforderte Mindestwandstärke der Schaufel sicherzustellen. In der Qualitätssicherung ist es daher essentiell, mögliche Abweichungen zu identifizieren.

Unsere Lösung

Hochpräzise taktile KMG-Systeme validieren kritische Parameter der Bauteile sowohl anhand taktiler als auch berührungsloser Messungen.

Für die Überwachung des Werkzeugs stehen optische 3D-Messsysteme wie die ZEISS ScanBox und ATOS 5 for Airfoil zur Verfügung.

Mit Hilfe der Röntgentechnologie lassen sich Einschlüsse oder Defekte in Wachs- oder Keramikteilen erkennen. Dabei ist sowohl eine 2D- als auch eine 3D-Analyse möglich. Zur Verifizierung der geforderten Mindestwanddicke ist sie ebenfalls geeignet.

Eine lückenlose Prozessdokumentation wird durch ZEISS PiWeb sichergestellt.

Nach der Herstellung des Wachsmodells (inklusive des Keramikkerns) wird dieses in einer mehrgliedrigen Struktur, eine sogenannte Traube, angeordnet, damit später in einem Arbeitsgang gleich mehrere Teile gleichzeitig gegossen werden können. Dieser Aufbau wird mit mehreren Schichten aus Keramikpulver und Flüssigkeit überzogen. Das Wachs wird ausgeschmolzen und hinterlässt die eigentliche Gussform (Keramikform mit dem Keramikkern). Nach einer weiteren Wärmebehandlung ist die Keramikform bereit für den Guss und das Befüllen mit geschmolzenem Metall.

Herausforderung

Die genaue Ausrichtung des Kerns in der Keramikform ist entscheidend, um nach dem Guss die Mindestwandstärke der Schaufel einhalten zu können. Darüber hinaus ist es notwendig, alle Fehler in der Keramikform, wie Risse oder Defekte, die die Integrität und Qualität des Endprodukts beeinträchtigen könnten, zu erkennen.

Unsere Lösung

Zur Erkennung von Fehlstellen oder Defekten in keramischen Bauteilen wird die Röntgentechnologie eingesetzt. Hier sind sowohl 2D- als auch 3D-Analysen möglich. Diese Technologie ermöglicht die Kontrolle zur Einhaltung der minimalen Wandstärke und eine genaue Erfassung von der Position des Kerns.

Der gesamte Workflow wird durch ZEISS PiWeb lückenlos dokumentiert.

Nach dem Gießen, Abkühlen und Erstarren werden die Keramikformen und die Keramikkerne entfernt. Nach der Validierung können die Teile entweder bearbeitet oder zur weiteren Bearbeitung und Veredelung direkt an den Kunden geschickt werden.

Herausforderung

Dieser Schritt umfasst die Validierung der Messergebnisse. Dazu werden die Geometrien überprüft, Wanddickenmessungen durchgeführt und Oberflächenfehler bestimmt.

Unsere Lösung

Die Lösung für vollflächige Messungen der Bauteiloberflächen sind leistungsstarke optische 3D-Messsysteme wie die ZEISS ScanBox und ATOS 5 for Airfoil.

Für die Messung der kritischen Bereiche der Fußgeometrie empfiehlt sich der Einsatz von KMGs.

Mit ZEISS PiWeb ist eine nahtlose Integration in den Workflow für einen effizienten Durchlauf der Charge innerhalb der Produktionsumgebung sowie eine lückenlose Dokumentation möglich.

Der Schaufelfuß und die Schaufelbasis werden unter Einhaltung enger Toleranzen gefertigt. In einem weiteren Arbeitsschritt werden die einzelnen Teile montiert. Sie müssen daher perfekt zueinander ausgerichtet sein, um die aerodynamischen und maßlichen Anforderungen für eine bestmögliche Leistungsfähigkeit zu erfüllen.

Herausforderung

Um eine optimale Leistung und Qualität zu erzielen, sind die Einhaltung enger Toleranzen und eine gute Passung der Teile mit ihren Gegenstücken unbedingt zu gewährleisten.

Unsere Lösung

Hochpräzise KMGs gewährleisten genaue und wiederholbare Messergebnisse. Sie fügen sich nahtlos in den Arbeitsablauf ein und ermöglichen einen effizienten Durchlauf der Charge in der Produktionsumgebung.

Die erfassten Daten erlauben darüber hinaus ein Echtzeit-Feedback, welches Korrekturen in der laufenden Produktion erleichtert. Der gesamte Produktionsprozess wird lückenlos mit Hilfe von ZEISS PiWeb dokumentiert.

Zur Qualitätssicherung müssen die Abmessungen der Lauf- und Leitschaufeln nach dem Gießen und vor der Bearbeitung gemessen werden. Die Oberflächengeometrie und -beschaffenheit wird vor dem Beschichtungsprozess aus der vollflächigen Vermessung und deren Ist-Daten ermittelt.

Herausforderung

Die genaue Erfassung der Ist-Daten und der Schaufelgeometrie ist unerlässlich, um Ausschussteile vor der Weiterbearbeitung zu identifizieren. Die Messdaten ermöglichen eine präzise Führung der Bearbeitungsmaschinen. Sie liefern die notwendigen Parameter für die Bearbeitung der Geometrie und der Oberflächen der Schaufelflächen. Darüber hinaus ist die Bewertung von Welligkeit und Rauheit entscheidend, um Qualitätsstandards zu erfüllen und die Gesamtleistung des Endprodukts zu verbessern.

Unsere Lösung

Optische 3D-Messsysteme, wie die ZEISS ScanBox und ATOS 5 for Airfoil, erlauben eine vollflächige Datenerfassung und liefern wichtige Oberflächendaten für die Beschichtungsanlagen. Die entsprechenden Profilabschnitte können alternativ mit hochgenauen KMGs gemessen werden.

Diese ermöglichen einen effizienten Durchlauf der Chargen in der Produktionsumgebung und gliedern sich nahtlos in den Workflow ein. Dank Echtzeit-Feedback können Anpassungen direkt in der Produktion vorgenommen werden. Der gesamte Produktionsprozess wird in der Reportingsoftware ZEISS PiWeb vollständig dokumentiert.

In diesem Prozess werden Lauf- und Leitschaufeln mit einer Beschichtung versehen. Diese sorgt für eine längere Lebensdauer, weniger Korrosion und eine höhere Effizienz. Die thermische Isolationsschicht schützt die Bauteile und gewährleistet ihre Langlebigkeit.

Herausforderung

Eine gleichmäßige Beschichtung der Schaufelfläche ist entscheidend für eine optimale Funktionalität. Alle Bereiche müssen eine Mindestschichtdicke einhalten. Beschichtungsqualität, Oberflächenbeschaffenheit und Rauheit sind kritische Faktoren. Auf mikroskopischer Ebene müssen zudem der Haftverbund der jeweiligen Schichten sowie die Schichtdicke und -qualität beurteilt werden.

Unsere Lösung

Optische Messsysteme wie die ZEISS ScanBox und ATOS 5 for Airfoil ermöglichen flächendeckende 3D-Messungen und liefern wichtige Daten nach dem Beschichtungsprozess. Wahlweise können die relevanten Profilabschnitte mit hochpräzisen KMGs gemessen werden.

Sie fügen sich perfekt in den Workflow ein und ermöglichen einen effizienten Durchlauf der Chargen in der Produktionsumgebung. Die gesammelten Daten ermöglichen ein Echtzeit-Feedback, sodass Abweichungen in der Fertigung zeitnah korrigiert werden können. Alle Produktionsdaten werden über ZEISS PiWeb umfassend dokumentiert.

ZEISS Mikroskopielösungen bieten eine hochauflösende Bildgebung und Analyse, die eine präzise Untersuchung der Schichtstärke und ihre Homogenität ermöglicht.

Im letzten Fertigungsschritt werden die Kühlbohrungen hergestellt und geöffnet. Durch diese wird ein für die Kühlung notwendiger Luftstrom auf die Schaufeloberfläche gelenkt. Im späteren Betrieb schützt dieser so entstandene Schutzfilm aus Luft die Oberfläche vor thermischer Überhitzung. Darüber hinaus wird bei Bedarf die geforderte Geometrie des Schaufelfußes nachbearbeitet und etwaige Beschichtungsrückstände entfernt.

Herausforderung

Die Validierung der finalen Geometrie der Leit- und Laufschaufeln über die gesamte Fläche ist essenziell. Dies beinhaltet die Erfassung der Maße für die Fertigstellung der Kühlbohrungen und der Fußgeometrie, um die erforderlichen Werte für die präzise Bearbeitung zu ermitteln. Ebenfalls zur Endabnahme zählen eine abschließende Qualitätskontrolle und eine lückenlose Dokumentation.

Unsere Lösung

Umfassende, vollflächige Messungen, die wesentliche Oberflächeninformationen erfassen, können mit modernen optischen 3D-Messsystemen wie der ZEISS ScanBox und ATOS 5 for Airfoil durchgeführt werden. Eine weitere Alternative sind hochpräzise Koordinatenmessgeräte, die die relevanten Bereiche des Schaufelfußes und der Schaufelfläche messen.

Sie fügen sich perfekt in den Workflow ein und ermöglichen einen effizienten Durchlauf der Chargen in der Produktionsumgebung. Durch eine umfassende Dokumentation aller Produktionsschritte in ZEISS PiWeb ist eine zeitnahe Echtzeit-Korrektur von Abweichungen im Workflow möglich.

Die Prüfung der Turbinenteile erfolgt sowohl vor Ort als auch in speziellen Aufarbeitungswerken. Die Inspektion dient in erster Linie der Erfassung der Ist-Daten und des Ist-Zustandes der Geometrie und der Beschichtung.

Herausforderung

Für Messungen, die eine vollständige 3D-Datenerfassung zur Beurteilung der Originalgeometrie und des Zustands von Bauteilen und Beschichtungen ermöglichen, sind mobile und stationäre Systeme unverzichtbar. Eine schnelle Messung ist von entscheidender Bedeutung, um den Instandsetzungsprozess starten zu können. Die Kontrolle der Teile und ihres Zustands sowie die zeitnahe Rückmeldung an die F&E sind von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus ist für die Dienstleister wichtig, neben der Originalgeometrie, den Abnutzungsgrad zu ermitteln, die Stärke der Beschichtung zu bestimmen und die verwendeten Legierungselemente zu analysieren.

Unsere Lösung

Optische Messsysteme wie die ZEISS ScanBox und ATOS-Sensoren liefern umfassende, vollflächige Messdaten in jedem Fertigungsschritt. Auch die mobilen manuellen Sensoren ATOS 5 for Airfoil und ZEISS T-SCAN Hawk 2 eignen sich für die Inspektion von Lauf- und Leitschaufeln. Großvolumige Bauteile können mit ZEISS ATOS LRX erfasst werden.

Für die exakte Prüfung der kritischen Bereiche des Schaufelfußes und der Schaufelfläche werden KMGs eingesetzt. Zur detaillierten Beurteilung der Schichtdicke und -homogenität bieten ZEISS Mikroskopielösungen hochauflösende Bildgebung und Analysen. Zur Analyse der Zusammensetzung und Qualität von Metalllegierungen kann das Elektronenmikroskop eingesetzt werden.

Die lückenlose Dokumentation während des gesamten Produktionszyklus gewährleistet eine Feedback-Schleife zu F&E. So können auf Basis der gesammelten Daten Verbesserungen vorgenommen werden. Für Reporting und Dokumentation dieses Prozesses ist ZEISS PiWeb die bevorzugte Lösung.

Nach Abschluss der Teileprüfung erfolgt im nächsten Schritt der Abtrag der thermischen Beschichtung durch Sandstrahlen. Daran anschließend erfolgt eine weitere Inspektion, um die genauen Ist-Daten für den Aufarbeitungsprozess zu ermitteln. Die Ausbrüche an Randbereichen bzw. das zu ersetzende Material werden auf die Bauteile aufgeschweißt und dann auf die Soll-Geometrie nachbearbeitet.

Herausforderung

Um die ursprüngliche Geometrie zu bestimmen und den Zustand der Teile zu ermitteln, ist eine vollständige 3D-Erfassung der Ist-Daten unerlässlich. Zur Gewinnung von Soll-Daten für Schweiß- und Bearbeitungsvorgänge ist die Rekonstruktion der Geometrie durch Reverse Engineering erforderlich. Genaue und schnelle Messungen sind entscheidend für eine effektive Nacharbeit und Herstellung der gewünschten Stärke der thermischen Isolationsschicht.

Unsere Lösung

Für umfassende vollflächige Messungen stehen moderne optische Messsysteme wie die ZEISS ScanBox und ATOS 5 for Airfoil zur Verfügung. ZEISS Reverse Engineering liefert in Verbindung mit präzisen Messungen die notwendigen Daten, um die ursprüngliche Form durch Schweißen und Bearbeiten zu rekonstruieren.

Kritische Bereiche der Fußgeometrie werden mit hochpräzisen KMGs gemessen. Die umfassende Dokumentation der ursprünglich gefertigten Teile über den gesamten MRO-Produktionsprozess, erlaubt eine Feedbackschleife in Richtung F&E. Dies ermöglicht eine Optimierung auf der Grundlage der gesammelten Daten. Für Reporting und Dokumentation dieses Prozesses ist ZEISS PiWeb die bevorzugte Lösung.

In diesem Prozess werden Lauf- und Leitschaufeln mit einer Beschichtung versehen. Diese sorgt für eine längere Lebensdauer, weniger Korrosion und eine höhere Effizienz. Die thermische Isolationsschicht schützt die Bauteile und gewährleistet ihre Langlebigkeit.

Herausforderung

Die Beschichtung muss gleichmäßig und vollflächig auf die Lauf- und Leitschaufeln aufgebracht werden. Alle Bereiche müssen eine Mindestschichtdicke einhalten. Beschichtungsqualität, Oberflächenbeschaffenheit und Rauheit sind kritische Faktoren. Darüber hinaus müssen der Haftverbund und die Schichtstärke und -qualität auf mikroskopischer Ebene beurteilt werden.

Unsere Lösung

Modernste optische Messsysteme, darunter die ZEISS Scan Box und ATOS 5 for Airfoils, ermöglichen gründliche, vollflächige Messungen, zur Erfassung wichtiger Beschichtungsdaten.

Darüber hinaus ermöglichen hochpräzise KMGs die Evaluation relevanter Abschnitte der Schaufelgeometrie.

Die Systeme fügen sich nahtlos in den Workflow ein und unterstützen einen effizienten Durchlauf der Chargen. Eine detaillierte Dokumentation erfolgt während des gesamten Produktionsprozesses über die Reportingsoftware ZEISS PiWeb und erlaubt eine sofortige Rückmeldung für notwendige Anpassungen während der Fertigung.

Bei Bedarf wird in diesem Schritt die finale Fußgeometrie bearbeitet und etwaige Beschichtungsrückstände entfernt.

Herausforderung

Die Validierung der finalen Geometrie der Lauf- und Leitschaufeln ist entscheidend. Die Erfassung der Versatzdaten für die finale Bearbeitung der Fußgeometrie sind von entscheidender Bedeutung. Außerdem ist eine gründliche Qualitätskontrolle und Dokumentation der Ergebnisse erforderlich.

Unsere Lösung

Hochpräzise KMG-Systeme können eingesetzt werden, um die relevanten Bereiche der Fußgeometrie zu messen.

Die Arbeitsabläufe dieser Systeme sind durchgängig und ermöglichen einen effizienten Durchlauf der Chargen. Über den gesamten Produktionsprozess erfolgt eine lückenlose Dokumentation mit Echtzeit-Feedback, die über ZEISS PiWeb ermöglicht, korrigierend in den Produktionsprozess einzugreifen.