Turbinenlauf- und -leitschaufeln

Für die Herstellung des Keramikkerns und des Wachsmodells sind spezielle Werkzeuge erforderlich: Formwerkzeuge für das Keramikmaterial und Spritzwerkzeuge für das Wachs, das den Kern umgibt. Der Keramikkern bildet die innere Kühlstruktur der Turbinenschaufel, während das Wachsmodell die äußere Geometrie definiert.

Herausforderung

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

Unsere Lösung

Mit hochgenauen taktilen Koordinatenmessgeräten (KMG) können die kritischen Merkmale von Werkzeugen und Formen erfasst werden.

Moderne optische Messsysteme, wie ZEISS ScanBox und ZEISS ATOS 5 for Airfoil, ermöglichen vollflächige Messungen zur umfassenden Beurteilung der Werkzeuge. Mobile Messsysteme erlauben die direkte Kontrolle direkt vor Ort.

ZEISS PiWeb ermöglicht eine lückenlose Dokumentation über alle Fertigungsschritte.

Der Keramikkern bildet die innere Kühlstruktur der Turbinenleit- und -leitschaufeln, während das Wachsmodell ihre äußere Geometrie vorgibt. Der vorgefertigte Keramikkern wird vor der Fertigung des Wachsmodells in die Form eingelegt. Für die Produktion des Wachsmodells wird die Form geschlossen und anschließend wird der Kern mit Wachs umspritzt.

Herausforderung

Präzise Formen für den Keramikkern und das Wachsmodell sind unerlässlich. Um die geforderte Mindestwandstärke der Schaufel nach dem Guss sicherzustellen, muss die Positionierung des Kerns im Wachsmodell genau überprüft werden. In der Qualitätssicherung ist es daher essenziell, mögliche Abweichungen frühzeitig zu identifizieren.

Unsere Lösung

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

Fortschrittliche optische Messsysteme wie ZEISS ScanBox und ZEISS ATOS 5 for Airfoils ermöglichen vollflächige Oberflächenmessungen zur Überwachung des Werkzeugzustands.

Mithilfe der Röntgentechnologie können Einschlüsse oder Defekte in Wachs- oder Keramikteilen identifiziert werden, wobei sowohl 2D- als auch eine 3D-Analysen möglich sind. Diese Technologien gewährleisten, in Kombination mit der Messtechnik, eine minimale Wandstärke.

Die lückenlose Dokumentation des gesamten Produktionsprozesses wird durch das Reporting mit ZEISS PiWeb erleichtert.

Nach der Herstellung des Wachsmodells, welches den Keramikkern einschließt, wird es in einer mehrgliedrigen Struktur angeordnet, um mehrere Teile gleichzeitig in einem einzigen Arbeitsvorgang gießen zu können. Dieser Aufbau wird mit mehreren Schichten aus Keramikpulver und Flüssigkeit überzogen. Das Wachs wird anschließend 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 präzise Ausrichtung des Kerns in der Keramikform ist essenziell, um nach dem Guss die Mindestwandstärke der Schaufel sicherzustellen. Zudem ist es unerlässlich, alle Mängel in der Keramikform, wie Risse oder Defekte, zu identifizieren, die die Integrität und Qualität des Endprodukts beeinträchtigen könnten.

Unsere Lösung

Zur Identifizierung von Fehlstellen oder Defekten in keramischen Bauteilen wird Röntgentechnologie eingesetzt, die sowohl 2D- als auch 3D-Analysen bietet. Diese Technologie sichert die Einhaltung der minimalen Wandstärke und ermöglicht eine präzise Bestimmung der Kernposition, insbesondere in Verbindung mit Messtechnik.

Der gesamte Prozess wird umfassend und lückenlos durch ZEISS PiWeb dokumentiert.

Nach dem Gießen, Abkühlen und Erstarren werden die Keramikformen und die Keramikkerne entfernt. Anschließend erfolgt die Validierung der Bauteile, wonach sie entweder bearbeitet oder direkt an den Kunden zur weiteren Bearbeitung und Veredelung geschickt werden.

Herausforderung

Um die genauen Abmessungen der Schaufelgussteile sicherzustellen, werden die Ergebnisse validiert, Wanddickenmessungen durchgeführt, Oberflächenfehler erkannt und Schnellmessungen vorgenommen.

Unsere Lösung

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

Für die Messung der kritischen Bereiche der Fußgeometrie und der Profile empfiehlt sich der Einsatz von Koordinatenmessgeräten (KMGs).

Mit ZEISS PiWeb ist eine nahtlose Integration in den Workflow ermöglicht, was einen effizienten Durchlauf der Charge innerhalb der Produktionsumgebung sowie eine lückenlose Dokumentation gewährleistet.

Schaufelfuß und -basis werden unter Einhaltung enger Toleranzen gefertigt. Mehrere Teile werden in einem einzigen Schritt zusammengebaut und müssen perfekt aufeinander abgestimmt sein, um die aerodynamischen und geometrischen Anforderungen für eine optimale Leistung zu erfüllen.

Herausforderung

Für optimale Leistung und Qualität ist es unerlässlich, enge Toleranzen einzuhalten und eine exakte Passung der Teile zu ihren Gegenstücken zu gewährleisten.

Unsere Lösung

Hochpräzise KMGs gewährleisten genaue und reproduzierbare Messergebnisse. Sie integrieren sich nahtlos in den Arbeitsablauf und ermöglichen eine effiziente Stapelverarbeitung in der Produktionsumgebung.

Während des gesamten Produktlebenszyklus wird eine umfassende Dokumentation geführt. Live-Feedback ermöglicht Anpassungen nahezu in Echtzeit während der Produktion, alles verwaltet über Reporting mit ZEISS PiWeb.

Um die Qualität sicherzustellen, werden die Lauf- und Leitschaufeln genau vermessen, sowohl nach dem Gießen als auch vor der Bearbeitung. Die Ist-Daten der Oberflächengeometrie und -beschaffenheit, die durch eine vollflächige Vermessung erfasst wurden, werden vor dem Beschichtungsprozess präzise analysiert.

Herausforderung

Es ist notwendig, die Ist-Daten und die Schaufelgeometrie genau zu erfassen, um Ausschussteile frühzeitig zu identifizieren und die Effizienz der Weiterbearbeitung zu steigern. Diese Messdaten ermöglichen eine präzise Steuerung der Bearbeitungsmaschinen und liefern die erforderlichen Parameter für die optimale Bearbeitung der Geometrie und Oberflächen der Schaufelflächen. Zudem ist die Bewertung von Welligkeit und Rauheit entscheidend, um höchste Qualitätsstandards zu erfüllen und die Gesamtleistung des Endprodukts zu maximieren.

Unsere Lösung

Moderne optische Messsysteme wie die ZEISS ScanBox und ZEISS ATOS 5 for Airfoil ermöglichen eine vollflächige Datenerfassung und liefern wichtige Oberflächendaten für Beschichtungsanlagen. Alternativ können spezifische Profilabschnitte mit hochgenauen Koordinatenmessgeräten (KMGs) gemessen werden.

Diese ermöglichen einen effizienten Durchlauf der Chargen in der Produktionsumgebung und gliedern sich nahtlos in den Workflow ein. Eine umfassende Dokumentation während des gesamten Produktlebenszyklusses und das Echtzeit-Feedback über das PiWeb-Reporting erleichtern zeitnahe Reaktion und Anpassungen schon während der Produktion.

In diesem Prozess erhalten Lauf- und Leitschaufeln eine spezielle Beschichtung, die ihre Lebensdauer verlängert, Korrosion reduziert und die Effizienz steigert. Die Wärmedämmschicht bietet zusätzlichen Schutz und trägt zur Langlebigkeit der Bauteile bei.

Herausforderung

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

Unsere Lösung

Hochentwickelte optische Messsysteme, wie ZEISS ScanBox und ZEISS ATOS 5 for Airfoils, bieten umfassende Messungen der gesamten Oberfläche und erfassen die relevanten Daten nach dem Beschichtungsprozess. Wahlweise können die relevanten Profilabschnitte mit hochpräzisen KMGs gemessen werden.

Diese Systeme fügen sich nahtlos in den Arbeitsablauf ein und ermöglichen eine effiziente Stapelverarbeitung in der Produktionsumgebung. Während des gesamten Produktlebenszyklus wird eine umfassende Dokumentation geführt, wobei das Echtzeit-Feedback über ZEISS PiWeb Berichte Anpassungen während der Produktion ermöglicht.

ZEISS Mikroskopie-Lösungen bieten eine hochauflösende Bildgebung und Analyse, die eine präzise Untersuchung der Schichtdicke und ihrer Homogenität ermöglicht.

Im letzten Fertigungsschritt werden die Kühlbohrungen hergestellt und geöffnet, welche den notwendigen Luftstrom auf die Schaufeloberfläche lenken. Die Öffnung der Löcher erfolgt basierend auf den zuvor gewonnenen Messergebnissen. Zudem wird die endgültige Geometrie des Fußes und des Rahmens bearbeitet, während eventuelle Beschichtungsrückstände sorgfältig entfernt werden.

Herausforderung

Die umfassende Validierung der finalen Geometrie von Leit- und Laufschaufeln ist entscheidend. Dies beinhaltet die präzise Erfassung der Maße für die Fertigstellung von Kühlbohrungen und Fußgeometrie, um die erforderlichen Werte für eine exakte Bearbeitung zu bestimmen. Eine abschließende Qualitätskontrolle sowie eine detaillierte Dokumentation sind unerlässlich, um höchste Qualitätsstandards zu gewährleisten.

Unsere Lösung

Optische Messsysteme wie die ZEISS ScanBox und ZEISS ATOS 5 for Airfoil bieten die Möglichkeit, umfassende Messungen durchzuführen, die entscheidende Oberflächeninformationen liefern. Alternativ können Koordinatenmessgeräte eingesetzt werden, um spezifische Bereiche des Schaufelfußes und des Schaufelprofils genau zu erfassen.

Diese Systeme lassen sich problemlos in den Arbeitsablauf integrieren und unterstützen eine effiziente Stapelverarbeitung in der Produktionsumgebung. Während des gesamten Produktlebenszyklus wird eine lückenlose Dokumentation erstellt, ergänzt durch Echtzeit-Feedback über PiWeb-Berichte, die Anpassungen bereits während der Produktion ermöglichen.

Die Prüfung der Turbinenteile erfolgt vor Ort und in spezialisierten Instandsetzungseinrichtungen. Die Inspektion dient in erster Linie der Erfassung der Ist-Daten, wie dem aktuellen Zustand 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, aber auch stationäre Systeme unverzichtbar. Eine schnelle Datenerfassung ist dabei von entscheidender Bedeutung. Denn erst danach kann der Instandsetzungsprozess gestartet werden. Die Kontrolle der Bauteile und ihres Zustands sowie dessen zeitnahe Rückmeldung an die F&E-Abteilung sind von entscheidender Bedeutung. Zusätzlich zur Ermittlung der Originalgeometrie ist es entscheidend, den Abnutzungsgrad zu bewerten, die Beschichtungsstärke zu bestimmen und die verwendeten Legierungselemente zu analysieren.

Unsere Lösung

ZEISS ScanBox und ZEISS ATOS 5 for Airfoils sind hochmoderne optische Messsysteme, die in jedem Fertigungsschritt umfassende und vollflächige Messdaten liefern. Die mobilen manuellen Sensoren ZEISS ATOS 5 for Airfoil und ZEISS T-SCAN Hawk 2 sind ideal für die Inspektion von Turbinenlauf- und -leitschaufeln geeignet. Für die Erfassung großvolumiger Bauteile bietet ZEISS ATOS LRX eine leistungsstarke Lösung.

Zur präzisen Prüfung der relevanten Bereiche des Schaufelfußes und der Schaufelfläche kommen hochpräzise Koordinatenmessgeräte (KMGs) zum Einsatz. ZEISS Mikroskopie-Lösungen bieten hochauflösende Bildgebung und präzise Analysen für eine detaillierte Beurteilung der Schichtdicke und -homogenität. Elektronenmikroskope eignen sich hervorragend zur Analyse der Zusammensetzung und Qualität von Metalllegierungen. Es unterstützt im MRO effektiv beim Austausch von Teilen.

Die lückenlose Dokumentation während des gesamten Produktionszyklus gewährleistet eine Feedback-Schleife zu R&D und ermöglicht so Verbesserungen auf der Grundlage der gesammelten Daten. PiWeb Reporting ist die bevorzugte Lösung für die Verwaltung dieses Prozesses.

Nach Abschluss der Bauteilprüfung erfolgt im nächsten Schritt der Abtrag der thermischen Beschichtung durch Sandstrahlen. Es folgt eine weitere Inspektion, in der die genauen Ist-Daten für den Wiederaufbereitungsprozess ermittelt werden. Randbereiche mit Ausbrüchen oder fehlendem Material aufgrund von Verschleiß werden neu aufgeschweißt und anschließend auf die Soll-Geometrie präzise nachbearbeitet.

Herausforderung

Eine vollständige 3D-Erfassung der Ist-Daten ist unerlässlich, um den Zustand der Teile und die ursprüngliche Geometrie präzise zu bestimmen. Für die erforderliche Gewinnung von Soll-Daten, die für Schweiß- und Bearbeitungsvorgänge notwendig sind, spielt die Rekonstruktion der Geometrie durch Reverse Engineering eine entscheidende Rolle. Zudem sind genaue und schnelle Messungen ausschlaggebend für die effektive Nacharbeit und die Herstellung der gewünschten Stärke der thermischen Isolationsschicht.

Unsere Lösung

Für umfassende vollflächige Messungen eignen sich moderne optische Sensoren wie ZEISS ATOS 5 for Airfoil oder ZEISS ScanBox. Auch mobile Systeme wie ZEISS ATOS 5 for Airfoils können eingesetzt werden. ZEISS Reverse Engineering liefert in Verbindung mit präzisen Messungen die notwendigen Daten, um die ursprüngliche Form durch Schweißen und Bearbeitungsschritte zu rekonstruieren.

Kritische Bereiche der Fußgeometrie und des Schaufelsockels werden mit hochpräzisen KMGs erfasst. Die umfassende Dokumentation im gesamten Produktionszyklus schafft eine Feedback-Schleife zu Forschung und Entwicklung (R&D), die auf Basis der gesammelten Daten eine kontinuierliche Optimierung ermöglicht. ZEISS PiWeb ist die ideale Lösung zur Verwaltung dieses Prozesses.

In diesem Prozess erhalten Lauf- und Leitschaufeln eine spezielle Beschichtung, die ihre Lebensdauer verlängert, Korrosion reduziert und die Effizienz steigert. Die Wärmedämmschicht bietet zusätzlichen Schutz und trägt zur Langlebigkeit der Bauteile bei.

Herausforderung

Es muss sichergestellt werden, dass die Beschichtung gleichmäßig über die Geometrie der Lauf- und -leitschaufeln verteilt wird. Alle Bereiche müssen eine Mindestschichtdicke einhalten, um die Kriterien für die Beschichtungsqualität, Oberflächenbeschaffenheit und Rauheit zu erfüllen. Zusätzlich müssen die Haftung der Bindung und der einzelnen Schichten der Beschichtung sowie die Beschichtungsdicke und -qualität auf mikroskopischer Ebene bewertet werden.

Unsere Lösung

Modernste optische Messsysteme, darunter ZEISS ScanBox und ZEISS ATOS 5 for Airfoils, ermöglichen eine 3D-Erfassung der gesamten Oberfläche. Diese Daten liefern wichtige Informationen zum Beschichtungsprozess.

Darüber hinaus können hochpräzise KMG-Systeme relevante Abschnitte des Schaufelprofils beurteilen.

Die Systeme fügen sich nahtlos in den Arbeitsablauf ein und ermöglichen eine effiziente Stapelverarbeitung in der Produktionsumgebung. Im gesamten Produktionsablauf wird eine detaillierte Dokumentation geführt, wobei sofortiges Feedback über PiWeb-Berichte Anpassungen während der Fertigung ermöglicht.

In diesem Schritt wird gegebenenfalls die endgültige Fußgeometrie bearbeitet und es werden eventuelle Beschichtungsreste entfernt. Es muss sichergestellt werden, dass die Bauteile den strengen Anforderungen an Leistung und Lebensdauer entsprechen. Außerdem werden alle festgestellten Mängel behoben, um höchste Qualitätsstandards zu gewährleisten.

Herausforderung

Die Validierung der endgültigen Geometrie über das gesamte Schaufelprofil und die Lauf- und Leitschaufeln ist entscheidend. Für die finale Bearbeitung der Fußgeometrie ist die Erfassung der Versatzdaten sind von entscheidender Bedeutung. Außerdem sind sowohl eine gründliche Qualitätskontrolle als auch eine Dokumentation der Ergebnisse erforderlich. Mit der Steigerung der Zuverlässigkeit der Komponenten wird durch diesen Ansatz das Risiko von Ausfällen minimiert, die zu kostspieligen Stillstandszeiten führen können.

Unsere Lösung

KMG-Systeme messen präzise die relevanten Bereiche der Fußgeometrie. Sie nutzen fortschrittliche Messtechnologien, um komplizierte Geometrien mit außergewöhnlicher Genauigkeit zu erfassen und sicherzustellen, dass selbst kleinste Abweichungen erkannt werden.

Die Arbeitsabläufe dieser Systeme sind durchgängig und ermöglichen einen effizienten Chargendurchlauf. ZEISS PiWeb bietet Echtzeit-Feedback und eine lückenlose Dokumentation während des Produktionsprozesses, wodurch korrigierende Anpassungen schnell umgesetzt werden können.