Zrychlené testování součástí ve výrobě

Stále rychlejší výrobní procesy a zvyšující se standardy kvality při výrobě lopatek turbín vyžadovaly, aby renomovaný výrobce turbomachinery Leistritz zavedl nový časově úsporný metrologický proces. Požadavek na 100% testování již nemohl být ekonomicky splněn pomocí hmatových měřicích systémů. Integrace optického skenovacího systému CORE-DS společnosti WENZEL ScanTec do prostředí přímé výroby nyní umožňuje rychlé bezkontaktní testování komponent. Leistritz dokázal zkrátit dobu měření o více než 70% pomocí CORE-DS.

Společnost Leistritz Turbomaschinen GmbH se sídlem v Norimberku se specializuje na výrobu lopatek turbín. Přibližně 70% z toho je dodáno leteckému průmyslu. Vysoké standardy kvality společnosti Leistritz zajišťují, že každá lopatka turbíny je před opuštěním továrny testována. Kromě několika hmatových souřadnicových měřicích strojů se používá více než 200 výukových zařízení. Navzdory tomuto značnému používání měřicích a zkušebních zařízení představovalo zajištění kvality překážku ve výrobním procesu. Aby se ekonomická efektivita výroby přenesla také na QA, byla nevyhnutelná potřeba integrovat novou, rychlejší technologii pro testování lopatek.

Měřeným objektem je lopatka turbíny pro letecké motory. Čepel má výšku 50 mm se vstupními a výstupními hranami, které jsou široké pouze 120 µm. Měření byla dříve prováděna pomocí hmatového souřadnicového měřicího stroje v samostatné měřicí místnosti. To bylo umístěno v jiném komplexu budov. Přeprava vyrobených lopat byla velmi časově náročná a nákladná. Kromě toho byla doba měření pomocí hmatového souřadnicového měřicího stroje přibližně 20 minut. Požadovaná 100% kontrola lopatek se tak stala překážkou ve výrobě. Zavedení nového procesu vyžadovalo úplné testování základny čepele a čepele v jediném procesu měření. Kromě toho by měla být doba zpracování výrazně zkrácena.

‍

‍

Aby se minimalizovala časová náročnost, byl CORE-DS integrován přímo do výrobního prostředí. Během procesu měření jsou naskenovány dva kompletní profily lopatek a jeden profil nohy. Na základě skenovaných dat je vyhodnoceno a analyzováno přibližně 90 funkcí. V tomto měřicím úkolu lze optimálně využít vlastnosti snímače bílého světelného bodu CORE-DS. Skenování profilu nohy zahrnuje záznam vnitřních poloměrů o velikosti 0,3 mm. S hmatovým měřicím systémem lze poloměry této velikosti stěží měřit stabilně. Optickým měřením pomocí světelného bodu o průměru 35 µm lze přesně měřit i ty nejmenší poloměry s vysokou hustotou bodů. Tento efekt je patrný i při měření profilů. Vzhledem k tomu, že vstupní a výstupní detektory mají šířku pouze 120 µm, musí být detekovány i ty nejmenší vady. Tam, kde stylus hmatového měřicího systému vyhlazuje nejmenší vady jako mechanický filtr, optický senzor také spolehlivě detekuje tyto odchylky ve tvaru. Kromě toho je jinak nutná korekce poloměru sondy vynechána, protože světelná skvrna detekuje měřicí bod přímo na čepeli.

Proces měření je zcela automatizovaný. Měřicí systém je vybaven robotem s plně uzemněnými lopatkami turbíny ze dvou brusek. Proces broušení trvá přibližně 11 minut. Požadovaná doba měření by proto neměla přesáhnout 5 minut. S CORE-DS byl měřicí cyklus v Leistritzu výrazně zkrácen, takže byl přesně přizpůsoben načasování odpovídajících zpracovatelských center.

Další výzvou při měření těchto lopatek byla kvalita povrchu měřicího objektu. Proces měření se provádí bezprostředně po procesu broušení. Z tohoto důvodu jsou povrchy lopatek velmi lesklé. Vzhledem k tomu, že proces měření je časově optimalizovaný a zcela automatizovaný, není možné například matovat vysoce reflexní povrchy křídovým sprejem. Optický senzor CORE-DS umožňuje za daných podmínek zcela detekovat naostřené nože bez předúpravy. Použitím bílého světla a inovativních metod detekce bodů je možné snížit dopad odrazů na minimum.

Výhody CORE-DS se projevují také v použitém upínacím zařízení. Měření pomocí hmatových měřicích systémů často vyžaduje relativně složité fixace kvůli výsledným sondovacím silám. To může být značné úsilí, zejména u malých komponent. Optické bezkontaktní měření čepele pomocí CORE-DS umožňuje použití jednoduchého funkčního upínacího zařízení. V tomto případě je lopata připevněna pouze k noze. Přístupnost ke komponentě není omezena a dokonce i profil nohy může být stále zcela zakryt.

‍