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MTU Aero Engines: Come misurare rapidamente, facilmente e automaticamente raggi e difetti

La misurazione automatica e l’elaborazione automatica di raggi, smussi e bordo di rottura dei componenti dei motori a turbina è uno dei molti criteri nel controllo di qualità moderno della MTU Aero Engines.

Attualmente sono in uso tre sistemi Cobot di Bruker Alicona per la misurazione del bordo di rottura. Inoltre, le soluzioni di misura ottica sostituiscono le laboriose tecniche di replica e i metodi tattili nella misura dei difetti.

Responsabile d'ispezione presso MTU Aero Engines

Michael Duffek

Responsabile d’ispezione Michael Duffek lavora nel controllo di qualità dei componenti dei motori a turbina presso la MTU Aero Engines

"Utilizzando la tecnologia di misura ottica siamo più veloci, più precisi e, soprattutto, capaci di processo. Con Bruker Alicona possiamo anche misurare automaticamente in un processo CNC."

"Se c'è una bava, questo potrebbe diventare un punto pericoloso nel motore." Il responsabile d’ispezione Michael Duffek lavora nel controllo di qualità dei componenti dei motori a turbina presso la MTU Aero Engines. Per il produttore di motori aeronautici di fama mondiale, la misurazione e l’elaborazione automatizzata di bordi, raggi e smussi dei componenti del motore è una parte importante della più moderna tecnologia di misura. Sono misurati componenti altamente specializzati come pale di turbina, dischi di turbina o blisk (Blade Integrated Disk), che comportano una serie di sfide metrologiche. Queste includono, ad esempio, la geometria complessa con fianchi ripidi e le diverse proprietà di riflessione dei componenti. Le diverse riflessioni superficiali si verificano a causa dei diversi processi di produzione, in quanto le superfici da misurare sono rivestite, e quindi opache, oppure rettificate, e quindi altamente riflettenti. Per un sistema di misura adeguato, ciò significa che esso deve non solo offrire le opzioni di automazione richieste, compresa la valutazione secondo gli standard, ma deve anche essere in grado di misurare geometrie complesse e di difficile accesso con tolleranze strette e superfici da opache a riflettenti in alta risoluzione e ripetibilità.

Un ulteriore requisito è l'integrazione in un processo di produzione, compresa l'integrazione nell'ambiente IT esistente. "E il tutto deve essere veloce e semplice", Michael Duffek aggiunge all'elenco dei criteri che MTU utilizza come base per la valutazione continua dei suoi fornitori di apparecchiature di misura. Come risultato, ci sono ora 15 sistemi di misura Bruker Alicona in uso presso le sedi MTU in tutto il mondo, 11 dei quali si trovano presso i centri di prova della sede centrale tedesca di Monaco di Baviera. Qui avviene anche la misurazione automatica dei componenti dei motori a turbina, che vengono implementati con apparecchiature di misurazione della linea Bruker Alicona Cobot.

Alicona Cobot progettato per l'uso di diversi operatori

Il funzionamento dei cobot è progettato per l'utilizzo di più operatori. La manipolazione, la misurazione e la valutazione mediante routine di prova programmate sono facili da gestire, come conferma MTU.

Combinare un sensore ottico 3D con un robot collaborativo

I cobot sono una combinazione di un robot collaborativo a 6 assi e di un sensore di misura ottico 3D ad alta risoluzione da utilizzare per l'ispezione automatica di microgeometrie su componenti di grandi dimensioni. Nell'industria aerospaziale, la misura dei bordi sbavati, nota anche come "misura del bordo di rottura" sui dischi delle turbine e sugli alloggiamenti delle turbine, sono le applicazioni più comuni. I Cobot Bruker Alicona sono disponibili sul mercato dal 2017, e anche allora "non esisteva nulla di paragonabile, almeno non siamo a conoscenza di alcun sistema. Quello che già tre anni fa il Cobot offriva al lancio sul mercato era unico. Tutti gli altri produttori che abbiamo valutato avrebbero dovuto iniziare dalla fase di sviluppo" ricorda Duffek. Ora è un "esperto di cobot", perché sotto la sua guida sono attualmente in uso a Monaco di Baviera tre sistemi per la misura automatizzata di bordi, raggi e difetti.

Alicona DiscCobot

I cobot sono costituiti da un robot collaborativo a 6 assi e da un sensore di misura ottico 3D ad alta risoluzione e sono un diffuso strumento di misura per il controllo della qualità integrata nella produzione.

Misurare i bordi di rottura con tolleranze nel campo µm a una cifra

I processi di produzione classici come la tornitura, la fresatura e la rettifica possono portare alla formazione di bave e a spigoli vivi indesiderati. Questi rappresentano punti deboli strutturali in cui possono verificarsi rotture o crepe del materiale. Ciò può portare, in ultima analisi, ad un potenziale pericolo per il funzionamento sicuro di un motore, ed è per questo che vengono poste elevate esigenze in materia di lavorazione dei bordi e di test e certificazione.

I cobot, che come tutti i sistemi di misurazione di Bruker Alicona sono basati sulla tecnologia Variazione di Fuoco, sono adatti a questo scopo in molti modi. La tecnologia ottica consente di misurare superfici da altamente riflettenti a opache con fianchi ripidi e di rilevare anche geometrie con tolleranze nel campo dei singoli µm ad alta risoluzione. Ciò significa che anche le più piccole deviazioni di forma possono essere misurate in modo tracciabile. La valutazione viene eseguita automaticamente e secondo gli standard comuni del settore, ad esempio ASME.

Inoltre, i Cobot si rivelano oltremodo utili poiché sia le misurazioni ad alta risoluzione sia quelle di processo beneficiano della facilità di funzionamento del sistema, che è progettato per l'uso da parte di più operatori. La manipolazione, la misurazione e la valutazione mediante routine di prova programmate sono facili da gestire. "L'apprendimento dei programmi di misura con il joystick è intuitivo", riassume MTU. Opzionalmente, le routine di misura possono essere definite anche nel file CAD del componente utilizzando un collegamento CADCAM.

Misurare i bordi di rottura con Alicona DiscCobot

Anche le più piccole deviazioni di forma sono misurate in modo tracciabile. La valutazione viene eseguita automaticamente e secondo gli standard comuni del settore, ad esempio ASME.

Misurare lunghezza, larghezza, profondità e volume dei difetti

Un altro campo di applicazione dei Cobot è la misurazione dei difetti. La profondità massima di un difetto determina se un componente viene riutilizzato, riparato o smaltito come pezzo di scarto. I metodi convenzionali e manuali per la misurazione dei difetti con tecniche di replica, proiettori di profili e metodi tattili come i sistemi di misurazione dei contorni sono ad alta intensità di lavoro e non possono essere automatizzati. "La tecnologia allo stato dell'arte è molto importante per noi quando si tratta di tecnologia di misura", dice Duffek. Continua: "Utilizzando la tecnologia di misura ottica siamo più veloci, più precisi e, soprattutto, raggiungiamo la capacità di processo di misura. Con Bruker Alicona possiamo anche misurare automaticamente in un processo CNC", continua. MTU Aero Engines enfatizza molto la misura ripetibile, tracciabile, automatica e veloce dei difetti. Pertanto, anche a questo scopo vengono utilizzate apparecchiature di misura Bruker Alicona. La misurazione dei difetti a MTU comprende la valutazione di parametri quali lunghezza, larghezza e profondità di ammaccature, graffi, crepe, ecc.

Alicona Cobot in uso presso MTU

Nell'aviazione, i cobot sono utilizzati, tra l'altro, per la misura e la valutazione automatica di raggi, smussi e bordo di rottura su dischi di turbine e alloggiamenti di turbine.

Misurazione automatica di oltre 100 posizioni di misura apprese

Sempre più utenti Cobot nel settore aerospaziale utilizzano la possibilità di definire routine di misura direttamente sul set di dati CAD di un componente tramite un collegamento CADCAM. Diverse centinaia di posizioni di misura su una grande varietà di componenti, per esempio alloggiamenti di turbine, sono automaticamente misurati e valutati. Questo richiederebbe anche molto più tempo con metodi convenzionali come l'uso di tecniche di replica. Secondo MTU, questo significa in cifre: "Questo porta ad una riduzione dei costi di ispezione del 25% - 50%! "

Metrologia ottica 3D per l'industria aerospaziale

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