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La technologie rencontre la métrologie

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Avec l'aide de Bruker Alicona, MTU Aero Engines peut désormais mesurer rapidement, facilement et automatiquement les rayons et les défauts des composants hautement spécialisés qu'elle fabrique pour les moteurs aéronautiques modernes.

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La mesure et l'évaluation automatiques des rayons, des chanfreins et des arêtes de rupture des composants de moteurs à turbine est l'un des nombreux critères de l'assurance qualité moderne chez MTU Aero Engines.

Actuellement, trois systèmes Cobot de Bruker Alicona sont utilisés pour la mesure des bords de rupture. En outre, les solutions de mesure optique remplacent les techniques de réplique à forte intensité de main-d'œuvre et les méthodes tactiles dans la mesure des défauts.

"S'il y a une bavure, cela pourrait devenir un point de danger dans le moteur", commence le planificateur de l'inspection de MTU, Michael Duffek, qui est conjointement responsable de l'assurance qualité des composants du moteur à turbine. Pour MTU, la mesure et l'évaluation automatisées des arêtes, des rayons et des chanfreins des composants du moteur constituent une partie importante de la technologie de mesure moderne et de pointe.

Des composants hautement spécialisés, tels que les aubes de turbine, les disques de turbine ou les blisks, sont mesurés, et ils impliquent un certain nombre de défis métrologiques. Il s'agit, par exemple, de la géométrie complexe avec des flancs raides ainsi que des propriétés de réflexion variables des composants.

Différentes réflexions de surface se produisent en raison des différents procédés de fabrication, car les surfaces à mesurer sont soit revêtues, et donc mates, soit rectifiées, et donc très réfléchissantes. Pour qu'un système de mesure soit approprié, il doit non seulement offrir les options d'automatisation requises, y compris une évaluation conforme aux normes, mais aussi être capable de mesurer des géométries complexes et difficiles d'accès avec des tolérances serrées et des surfaces mates à réfléchissantes avec une résolution et une répétabilité élevées. Une autre exigence est l'intégration dans un processus de production, y compris l'intégration dans l'environnement informatique existant.

"Et le tout doit être rapide et simple", déclare Duffek, ajoutant à la liste des critères que MTU utilise comme base pour évaluer en permanence ses fournisseurs d'équipements de mesure.

En conséquence, il y a maintenant 15 systèmes de mesure Bruker Alicona utilisés dans les sites MTU du monde entier, dont 11 sont situés dans les centres d'essai du siège allemand à Munich. C'est également là qu'a lieu la mesure automatisée des composants de moteurs à turbine, qui est réalisée avec des équipements de mesure de la ligne Cobot de Bruker Alicona.

Combinaison de capteurs et de robots

Les cobots sont une combinaison d'un robot collaboratif à 6 axes et d'un capteur de mesure optique 3D à haute résolution, utilisés pour l'inspection automatique de microgéométries sur des composants de grande taille. Dans l'industrie aérospatiale, la mesure des arêtes ébavurées, également appelée "mesure des arêtes de rupture" sur les disques de turbine et les carters de turbine sont les applications les plus courantes.

"Les Cobots Bruker Alicona sont disponibles sur le marché depuis 2017, et même alors, rien de comparable n'a existé, du moins nous ne connaissons aucun système", déclare M. Duffek. "Ce que le Cobot offrait déjà il y a trois ans lors de son lancement sur le marché était unique. Tous les autres fabricants que nous avons évalués auraient dû commencer au stade du développement"

Il est maintenant un "expert Cobot", car sous sa direction, trois systèmes de mesure automatique des arêtes, des rayons et des défauts sont actuellement utilisés à Munich.

Les procédés de fabrication classiques, tels que le tournage, le fraisage et le meulage, peuvent entraîner la formation de bavures et d'arêtes vives indésirables. Ces arêtes représentent des points faibles structurels où des ruptures ou des fissures peuvent se produire. Cela peut finalement entraîner un danger potentiel pour la sécurité de fonctionnement d'un moteur, c'est pourquoi des exigences élevées sont imposées au traitement des arêtes ainsi qu'aux essais et à la certification.

Les cobots, qui, comme tous les systèmes de mesure de Bruker Alicona, sont basés sur la variation de la focalisation, sont adaptés à cet effet de nombreuses façons. La technologie optique permet de mesurer des surfaces très réfléchissantes à mates avec des flancs abrupts et même de capturer des géométries avec des tolérances dans la gamme des µm à un chiffre en haute résolution. Cela signifie que même les plus petits écarts de forme peuvent être mesurés de manière traçable. L'évaluation est effectuée automatiquement et conformément aux normes industrielles courantes, par exemple l'ASME.

En outre, les Cobots sont adaptés car ils permettent d'obtenir des mesures à haute résolution et stables, tout en facilitant l'utilisation du système, qui est conçu pour plusieurs opérateurs. La manipulation, la mesure et l'évaluation au moyen de routines de test programmées sont faciles à manipuler.

"L'apprentissage des programmes de mesure avec le joystick est intuitif", résume MTU. En option, des routines de mesure peuvent également être définies dans le fichier CAO du composant à l'aide d'une connexion CADCAM.

Vaincre les défauts

Un autre domaine d'application des Cobots est la mesure des défauts. La profondeur maximale d'un défaut détermine si un composant est réutilisé, réparé ou éliminé en tant que pièce de rebut. Les méthodes conventionnelles et manuelles de mesure des défauts utilisant des techniques de réplique, des projecteurs de profil et des méthodes tactiles telles que les systèmes de mesure des contours demandent beaucoup de travail et ne peuvent pas être automatisées.

"La technologie de pointe est très importante pour nous lorsqu'il s'agit de mesurer la technologie", explique M. Duffek. "Grâce à la technologie de mesure optique, nous sommes plus rapides, plus précis et, surtout, capables d'effectuer des processus. Avec Bruker Alicona, nous pouvons également mesurer automatiquement dans un processus CNC"

De plus en plus d'utilisateurs de Cobot dans le secteur aérospatial utilisent la possibilité de définir des routines de mesure directement sur l'ensemble des données CAO d'un composant au moyen d'une connexion CAO/FAO. Plusieurs centaines de positions de mesure sur une grande variété de composants, par exemple des carters de turbine, sont automatiquement mesurées et évaluées. Cela prendrait également beaucoup plus de temps avec les méthodes conventionnelles, telles que l'utilisation de techniques de réplique. Selon MTU, cela entraîne une réduction des coûts d'inspection de 25 à 50 %.

www.alicona.com

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