Das Herz der Gasturbinen

Ein Techniker bedient ein robotergestütztes 3D-Scansystem vom Typ ZEISS ScanBox und untersucht eine große Brennkammer aus Metall.

KI und Rechenzentren treiben den weltweiten Strombedarf auf neue Höchststände. Damit gewinnen flexible Gasturbinen für stabile Stromnetze und eine zuverlässige Energieversorgung weiter an Bedeutung. Im schwedischen Trollhättan fertigt Siemens Energy die Brennkammern für diese Turbinen, hochkomplexe Komponenten, die auch unter extremen Temperaturen und anspruchsvollen Betriebsbedingungen zuverlässig funktionieren müssen.

Um die wachsende Nachfrage zu bedienen und gleichzeitig höchste Qualitätsstandards zu sichern, hat Siemens Energy seine Prüfprozesse mit automatisierter 3D-Messtechnik und digitalem Qualitätsmanagement von ZEISS neu aufgestellt. Umfassende Messdaten ermöglichen heute schnellere Inspektionen, schaffen mehr Transparenz in der Fertigung und unterstützen fundierte Entscheidungen über den gesamten Produktlebenszyklus.

Ein Messtechniker positioniert eine Brennkammer in einem automatisierten 3D-Scansystem von ZEISS zur Maßprüfung.

Kompetenz für Brennkammern

Trollhättan ist das Kompetenzzentrum von Siemens Energy für mittelgroße Brennkammern, darunter die für die weltweit eingesetzte Gasturbine SGT-800. Als eine der zentralen Komponenten der Turbine beeinflusst die Brennkammer maßgeblich Effizienz, Emissionen und langfristige Zuverlässigkeit.

Ihre Fertigung umfasst zahlreiche Umform-, Schweiß-, Montage- und Wärmebehandlungsprozesse. Bereits kleinste Abweichungen können sich auf nachgelagerte Montageschritte oder die spätere Leistung auswirken. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Qualitätssicherung.

„Wir prüfen jede Brennkammer, bevor sie unser Werk verlässt“, erklärt Jonas Göthberg, Messtechniker bei Siemens Energy. „Dabei kontrollieren wir Maße, GD&T-Merkmale, Oberflächenzustände und Freiformgeometrien, um sicherzustellen, dass jede Komponente die geforderten Spezifikationen erfüllt.“

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Innenansicht einer Gasturbinen-Brennkammer während des automatisierten Schweißvorgangs, bei dem Roboter Präzisionsschweißnähte ausführen.

Abweichungen früh erkennen, Qualität sichern

Um die Maßgenauigkeit während der Fertigung und vor der Auslieferung sicherzustellen, setzt Siemens Energy auf eine ZEISS ScanBox 6135 mit ATOS 5X Sensor. Die automatisierte optische 3D-Messmaschine erfasst die gesamte Bauteiloberfläche und macht Abweichungen frühzeitig sichtbar. Gleichzeitig liefert sie die Grundlage für eine kontinuierliche Optimierung der Fertigungsprozesse.

Anders als klassische Messverfahren, die nur ausgewählte Punkte und Merkmale erfassen, erzeugt das System einen digitalen Zwilling jedes Bauteils. So lassen sich Maße, GD&T-Merkmale, Oberflächenabweichungen und Freiformgeometrien in einem einzigen Workflows analysieren und Bauteilqualität ganzheitlich bewerten. Standardisierte Prüfprogramme und virtuelle Planungsfunktionen sorgen dabei für konsistente Messprozesse bei unterschiedlichen Bauteilen und reduzieren gleichzeitig den Einrichtungsaufwand.

Die ZEISS INSPECT-Software zeigt eine Farbabweichungsanalyse einer gescannten Brennkammer an, die mit einem robotergesteuerten 3D-Scanner erfasst wurde.

Messdaten intelligent nutzen

Der Wert von Messdaten reicht weit über die reine Prüfung hinaus. Bei Siemens Energy helfen 3D-Scandaten, Abweichungen früher zu erkennen und tiefere Einblicke in die Fertigungsprozesse zu gewinnen. Mit ZEISS INSPECT lassen sich Scandaten direkt mit CAD-Modellen vergleichen und über das gesamte Bauteil hinweg visualisieren.

„Ein klassischer Messbericht liefert vor allem Zahlen“, sagt Göthberg. „Mit ZEISS INSPECT können wir das gesamte Bauteil visualisieren und sofort erkennen, inwiefern es von der Soll-Geometrie abweicht.“ Dadurch verstehen wir deutlich besser, was während der Produktion passiert, und können fundiertere Entscheidungen treffen.“

Jonas Goethberg steht in Arbeitskleidung neben einem industriellen System zum 3D-Scannen.

„Nach sorgfältiger Prüfung war für uns klar, dass die ZEISS ScanBox die optimale Lösung ist. Wir fertigen sowohl kleinere Komponenten als auch große Baugruppen mit komplexen Geometrien. Deshalb brauchten wir eine Lösung, die diese Vielfalt abdeckt und gleichzeitig schnelle, zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse liefert.“

Jonas Göthberg –
Messtechniker bei Siemens Energy

Schnellere Inspektionen, höheres Vertrauen

Die Einführung der automatisierten 3D-Prüfung hat sowohl die Produktivität als auch das Vertrauen in die Messergebnisse deutlich erhöht. „Bei unseren größten Brennkammern konnten wir die Prüfzeit von rund vier auf nur noch zwei Stunden reduzieren, „Während die ZEISS ScanBox die Messung automatisch durchführt, kann sich der Bediener anderen Aufgaben widmen.“

Idha Wiklund in einer schwarzen Jacke von Siemens Energy steht in der Produktionshalle.

„Früher kam es vor, dass wir ein Bauteil erneut messen mussten, wenn ein Ergebnis nicht plausibel erschien“ Heute können wir uns auf die Messergebnisse verlassen. „Das gibt uns mehr Sicherheit bei Qualitätsentscheidungen und ermöglicht es uns, schneller zu handeln.“

Idha Wiklund,
Leiterin des Qualitätsmanagements bei Siemens Energy

Techniker, der unter einer Abschirmung manuelle Schweißarbeiten an der Brennkammer durchführt.

ZEISS PiWeb: Vernetzte Qualitätsdaten für bessere Entscheidungen 

Um Qualitätsdaten unternehmensweit verfügbar zu machen, nutzt Siemens Energy ZEISS PiWeb als zentrale Plattform. „ZEISS PiWeb eröffnet uns neue Möglichkeiten, mit Messdaten zu arbeiten“, sagt Göthberg. „Wir können wichtige Kennzahlen über längere Zeiträume verfolgen, die Auswirkungen von Änderungen in der Produktion nachvollziehen und Entscheidungen auf Basis realer Daten treffen..“

DAuch die standortübergreifende Zusammenarbeit wird dadurch einfacher: Qualitätsdaten aus Trollhättan stehen den Kollegen in Finspång bereits vor der Endmontage der Turbinen zur Verfügung.

Eine Arbeiterin verwendet ein akkubetriebenes Drehmomentwerkzeug, um im Rahmen von MRO-Arbeiten Befestigungselemente an einer großen Metallbrennkammer zu lösen.

Von Prozessdaten zum Prozesswissen

Was ursprünglich lediglich für die Endprüfung eingeführt wurde, hat sich zu einem strategischen Werkzeug entwickelt, das den gesamten Lebenszyklus einer Brennkammer unterstützt. So kommt die ZEISS ScanBox heute auch bei Wartungs-, Reparatur- und Überholungsprozessen bei Siemens Energy zum Einsatz. Nach einem Betriebszyklus zurückgeführte Brennkammern werden mit der ZEISS ScanBox erneut vermessen, um Verschleiß und Bauteilzustand zu bewerten und fundiert über Reparatur oder Austausch zu entscheiden.

„Ursprünglich haben wir in die ZEISS ScanBox für die reine Endkontrolle investiert“, sagt Göthberg. „Heute setzen wir sie in viel größerem Umfang ein.“ „Die Messdaten zeigen uns nicht nur, was in der Produktion passiert, sondern auch, wie sich die Komponenten über ihre gesamte Einsatzdauer hinweg verhalten.“

Große Brennkammer, die für die automatisierte 3D-Inspektion mit der ZEISS ScanBox positioniert wurde.

Qualitätsdaten als strategischer Erfolgsfaktor

Mit automatisierter 3D-Inspektion, digitalen Zwillingen und zentralem Qualitätsdatenmanagement hat Siemens Energy die Qualitätssicherung konsequent datenbasiert ausgerichtet. „Die Lösungen von ZEISS sind zu einem wichtigen Bestandteil unserer Qualitätsstrategie geworden“, fasst Wiklund zusammen. „Da die Nachfrage weiter steigt, bauen wir unsere Prüfkapazitäten weiter aus und nutzen digitale Qualitätsdaten noch umfassender entlang des gesamten Produktionsprozesses.“

Für Siemens Energy sind Qualitätsdaten heute weit mehr als ein Mittel zur Verifizierung: Sie bilden die Grundlage für kontinuierliche Verbesserungen über den gesamten Lebenszyklus einer Brennkammer.

Grafische Darstellung eines vielfältigen Energiemixes aus Windkraft, Gas- und Dampfturbinen-Technologie und Wasserstoff-Generierung durch Elektrolyse.

Präzision für die Energie von morgen

Eine zuverlässige Stromerzeugung braucht leistungsfähige und langlebige Turbinenkomponenten. Ob Turbinenschaufeln, Beschichtungen oder Prüf- und Wartungsprozesse: Präzise Messdaten helfen Herstellern, steigende Qualitätsanforderungen zu erfüllen und Gasturbinen kontinuierlich weiterzuentwickeln. Erfahren Sie, wie ZEISS Qualitätslösungen über den gesamten Lebenszyklus hinweg zum Einsatz kommen.

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