Przyspieszone testowanie komponentów w produkcji

Coraz szybsze procesy produkcyjne i rosnące standardy jakości w produkcji łopatek turbin wymagały od renomowanego producenta maszyn turbinowych Leistritz wprowadzenia nowego, oszczędzającego czas procesu metrologicznego. Wymóg testowania w 100% nie mógł być już ekonomicznie spełniony dzięki dotykowym systemom pomiarowym. Integracja systemu skanowania optycznego CORE-DS firmy WENZEL ScanTec z bezpośrednim środowiskiem produkcyjnym umożliwia teraz szybkie testowanie komponentów bezdotykowych. Leistritz był w stanie skrócić czas pomiaru o ponad 70% dzięki zastosowaniu CORE-DS.

Leistritz Turbomaschinen GmbH z siedzibą w Norymberdze specjalizuje się w produkcji łopatek turbin. Około 70% z nich jest dostarczane przemysłowi lotniczemu. Wysokie standardy jakości firmy Leistritz zapewniają, że każde łopatko turbiny jest testowane przed opuszczeniem fabryki. Oprócz kilku dotykowych współrzędnościowych maszyn pomiarowych w użyciu jest ponad 200 urządzeń dydaktycznych. Pomimo tego znacznego wykorzystania sprzętu pomiarowego i testowego, zapewnienie jakości stanowiło wąskie gardło w procesie produkcyjnym. W celu przeniesienia efektywności ekonomicznej produkcji również do kontroli jakości, konieczność integracji nowej, szybszej technologii testowania ostrzy stała się nieunikniona.

Obiektem pomiarowym jest łopatka turbiny do silników lotniczych. Ostrze ma wysokość 50 mm z krawędziami wejścia i wyjścia o szerokości zaledwie 120 µm. Pomiary przeprowadzono wcześniej za pomocą dotykowej współrzędnościowej maszyny pomiarowej w oddzielnym pomieszczeniu pomiarowym. Znajdował się on w innym kompleksie budynków. Transport wyprodukowanych łopat był bardzo czasochłonny i kosztowny. Ponadto czas pomiaru za pomocą dotykowego CMM wynosił około 20 minut. Wymagana 100% kontrola ostrzy stała się tym samym wąskim gardłem w produkcji. Wprowadzenie nowego procesu wymagało pełnego przetestowania podstawy ostrza i ostrza w jednym procesie pomiarowym. Ponadto czas przetwarzania powinien zostać znacznie skrócony.

‍

‍

Aby zminimalizować zużycie czasu, CORE-DS został zintegrowany bezpośrednio ze środowiskiem produkcyjnym. Podczas procesu pomiaru skanowane są dwa kompletne profile ostrza i jeden profil stopy. Na podstawie danych skanowania ocenia się i analizuje około 90 funkcji. W tym zadaniu pomiarowym można optymalnie wykorzystać właściwości czujnika punktowego światła białego CORE-DS. Skan profilu stopy obejmuje rejestrowanie promieni wewnętrznych o rozmiarze 0,3 mm. Dzięki dotykowemu systemowi pomiarowemu promienie tego rozmiaru ledwo można zmierzyć stabilnie. Dzięki pomiarowi optycznemu przy użyciu plamki świetlnej o średnicy 35 µm można dokładnie zmierzyć nawet najmniejsze promienie o wysokiej gęstości punktowej. Efekt ten jest również widoczny podczas pomiaru profili. Ponieważ detektory wejścia i wyjścia mają tylko 120 µm szerokości, należy wykryć nawet najmniejsze defekty. Tam, gdzie rysik dotykowego systemu pomiarowego wygładza najmniejsze wady, takie jak filtr mechaniczny, czujnik optyczny niezawodnie wykrywa również te odchylenia kształtu. Ponadto pomija się niezbędną korektę promienia sondy, ponieważ punkt świetlny wykrywa punkt pomiaru bezpośrednio na ostrzu.

Proces pomiaru jest całkowicie zautomatyzowany. System pomiarowy wyposażony jest w robot z całkowicie uziemionymi łopatkami turbiny z dwóch szlifierek. Proces mielenia trwa około 11 minut. Wymagany czas pomiaru nie powinien zatem przekraczać 5 minut. Dzięki CORE-DS cykl pomiarowy w Leistritz został znacznie zmniejszony, dzięki czemu został precyzyjnie dostosowany do czasu odpowiednich centrów przetwarzania.

Kolejnym wyzwaniem w pomiarze tych ostrzy była jakość powierzchni obiektu pomiarowego. Proces pomiaru przeprowadza się natychmiast po procesie mielenia. Z tego powodu powierzchnie ostrzy są bardzo błyszczące. Ponieważ proces pomiaru jest zoptymalizowany w czasie i całkowicie zautomatyzowany, nie jest możliwe np. matowanie silnie odbijających powierzchni za pomocą sprayu kredowego. W podanych warunkach czujnik optyczny CORE-DS umożliwia całkowite wykrycie zaostrzonych ostrzy bez obróbki wstępnej. Dzięki zastosowaniu światła białego i innowacyjnych metod wykrywania punktów możliwe jest ograniczenie wpływu odbić do minimum.

Zalety CORE-DS znajdują również odzwierciedlenie w zastosowanym urządzeniu zaciskowym. Pomiar za pomocą dotykowych systemów pomiarowych często wymaga stosunkowo złożonych utrwaleń ze względu na wynikające z tego siły sondowania. Może to być znaczny wysiłek, szczególnie w przypadku małych komponentów. Optyczny bezdotykowy pomiar ostrza za pomocą CORE-DS umożliwia zastosowanie prostego funkcjonalnego urządzenia zaciskowego. W takim przypadku łopata jest przymocowana tylko do stopy. Dostępność komponentu nie jest ograniczona, a nawet profil stopy może być nadal całkowicie zakryty.

‍