Zrychlené testování komponent v produkčním prostředí

Stále rychlejší výrobní procesy a zvyšující se požadavky na kvalitu při výrobě lopatek turbín si vyžádaly zavedení nového časově úsporného metrologického procesu u renomovaného výrobce turbosoustrojí Leistritz. Požadavek na 100% testování již nemohl být ekonomicky uspokojen dotekovými měřicími systémy. Integrace optického skenovacího systému CORE-DS od společnosti WENZEL ScanTec do prostředí přímé výroby nyní umožňuje rychlou bezkontaktní kontrolu součástí. S CORE-DS dokázal Leistritz zkrátit dobu měření o více než 70 %.

Společnost Leistritz Turbomaschinen GmbH se sídlem v Norimberku se specializuje na výrobu lopatek turbín. Z toho asi 70% je dodáváno leteckému průmyslu. Vysoké standardy kvality společnosti Leistritz zajišťují, že každá lopatka turbíny je testována před tím, než opustí továrnu. Kromě některých dotekových souřadnicových měřicích strojů se používá více než 200 kontrolních zařízení. Navzdory tomuto značnému využití měřicích a zkušebních zařízení bylo zajištění kvality úzkým hrdlem ve výrobním procesu. Aby bylo možné přenést ziskovost výroby na QA, byla potřeba integrovat novou rychlejší technologii pro testování lopatek nevyhnutelná.

Měřeným objektem je lopatka turbíny pro letecké motory. Lopata má výšku 50 mm se vstupními a výstupními hranami, které jsou široké pouze 120 μm. Dříve byla měření prováděna dotykovým souřadnicovým měřicím strojem v samostatné měřicí místnosti. To bylo umístěno v jiném komplexu budov. Přeprava vyrobených čepelí byla velmi časově náročná a nákladná. Kromě toho je doba měření s hmatovým CMM asi 20 minut. Požadovaná 100% kontrola lopatek se tak stala úzkým hrdlem výroby. Zavedení nové metody vyžadovalo, aby patka a čepel byly plně testovány v jediném měřicím procesu. Kromě toho by měla být výrazně snížena doba průchodnosti.

‍

‍

Aby se minimalizoval potřebný čas, byl CORE-DS integrován přímo do výrobního prostředí. Během procesu měření se skenují dva kompletní profily čepele a jeden profil patky. Na základě skenovaných dat se vyhodnocuje a analyzuje asi 90 charakteristik. V této měřicí úloze lze optimálně využít vlastnosti snímače bílého bodu světla CORE-DS. Skenování profilu patky zahrnuje detekci vnitřních poloměrů o velikosti 0,3 mm. S dotekovým měřicím systémem lze poloměry této velikosti jen stěží spolehlivě detekovat. Díky optickému měření pomocí světelného bodu o průměru 35 μm lze přesně detekovat i ty nejmenší poloměry s vysokou hustotou bodů. Tento efekt je patrný i při měření profilu. Vzhledem k tomu, že vstupní a výstupní kanály mají šířku pouze 120 μm, musí být zjištěny i ty nejmenší vady. Tam, kde sonda hmatového měřicího systému vyhlazuje nejmenší vady jako mechanický filtr, optický senzor také spolehlivě detekuje tyto tvarové odchylky. Kromě toho je vynechána jinak nezbytná korekce poloměru sondy, protože měřicí bod je detekován přímo na čepeli světelným bodem.

Proces měření je plně automatizovaný. Měřicí systém je vybaven robotem který zakládá hotové lopatky přímo z dvou brusek. Proces broušení trvá asi 11 minut. Požadovaná doba měření proto nesmí překročit 5 minut. S CORE-DS bylo možné výrazně zkrátit měřicí cyklus v Leistritzu, takže byl přesně přizpůsoben časování odpovídajících obráběcích center.

Další výzvou při měření těchto lopatek byla kvalita povrchu měřeného objektu. Proces měření probíhá ihned 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 vysoce reflexní povrchy upravovat antireflexním nástřikem. Optický senzor CORE-DS umožňuje plně detekovat lopatky bez předúpravy za daných podmínek. Použitím bílého světla a inovativních metod detekce bodů je možné snížit vliv odrazů na minimum.

Výhody CORE-DS se odrážejí také v použitém upínacím zařízení. Pro měření s dotekovými měřicími systémy jsou často vyžadovány poměrně složité fixace kvůli výsledným snímacím silám. Zejména u malých komponent to může být značně nevhodné. Optické bezkontaktní měření čepele s CORE-DS umožňuje použití jednoduchého funkčního upínacího zařízení. Lopatka je upevněna pouze na patce. Přístupnost současti není omezena a dokonce i profil patky může být stále plně kontrolován.

‍