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La tecnologia incontra la metrologia

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Con l'aiuto di Bruker Alicona, MTU Aero Engines è ora in grado di misurare rapidamente, facilmente e automaticamente i raggi e i difetti dei componenti altamente specializzati che produce per i moderni motori aeronautici.

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La misurazione automatica e la valutazione automatica di raggi, smussi e bordo di rottura dei componenti dei motori a turbina è uno dei molti criteri della moderna garanzia di qualità della MTU Aero Engines.

Attualmente sono in uso tre sistemi Cobot di Bruker Alicona per la misurazione del bordo di rottura. In cima, le soluzioni di misurazione ottica sostituiscono le tecniche di replica ad alta intensità di manodopera e i metodi tattili nella misurazione dei difetti.

"Se c'è una bava, questo potrebbe diventare un punto di pericolo nel motore", inizia il pianificatore dell'ispezione di MTU, Michael Duffek che è corresponsabile della garanzia di qualità dei componenti del motore a turbina. Per MTU, la misurazione e la valutazione automatizzata di spigoli, raggi e smussi dei componenti del motore è una parte importante della moderna tecnologia di misurazione all'avanguardia.

Si misurano componenti altamente specializzati come pale di turbina, dischi di turbina o blisk, 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 o macinate, 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 conforme agli 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", afferma Duffek, aggiungendo all'elenco dei criteri che MTU utilizza come base per la valutazione continua dei suoi fornitori di apparecchiature di misura.

Di conseguenza, sono ora in uso 15 sistemi di misura Bruker Alicona 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 ha luogo anche la misurazione automatica dei componenti dei motori a turbina, che vengono implementati con apparecchiature di misurazione della linea Bruker Alicona Cobot.

Combinare i sensori con i robot

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" su dischi di turbina e alloggiamenti di turbine, sono le applicazioni più comuni.

"I Bruker Alicona Cobot sono disponibili sul mercato dal 2017, e anche allora non esisteva nulla di paragonabile, almeno non siamo a conoscenza di alcun sistema", dice Duffek. "Quello che il Cobot già offerto tre anni fa al lancio sul mercato era unico. Tutti gli altri produttori che abbiamo valutato avrebbero dovuto iniziare dalla fase di sviluppo"

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.

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 dove 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 motivo che vengono richiesti elevati requisiti per la lavorazione dei bordi e per il suo collaudo e la sua certificazione.

I cobot, che come tutti i sistemi di misurazione di Bruker Alicona sono basati su Focus-Variation, sono adatti a questo scopo in molti modi. La tecnologia ottica consente di misurare superfici da altamente riflettenti a opache con fianchi scoscesi e di rilevare anche geometrie con tolleranze nel campo dei µm a una sola cifra 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 i comuni standard industriali, ad esempio ASME.

Inoltre, i Cobot sono adatti, poiché sia le misurazioni ad alta risoluzione che quelle stabili al processo vanno di pari passo con la 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", così MTU riassume la situazione. Opzionalmente, le routine di misura possono essere definite anche nel file CAD del componente utilizzando un collegamento CADCAM.

Sconfiggere i 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 usando tecniche di replica, proiettori di profili e metodi tattili come i sistemi di misurazione dei contorni sono ad alta intensità di manodopera e non possono essere automatizzati.

"La tecnologia allo stato dell'arte è molto importante per noi quando si tratta di tecnologia di misura", spiega Duffek. "Usando 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"

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 CAD/CAM. Diverse centinaia di posizioni di misura su una grande varietà di componenti, ad esempio alloggiamenti di turbine, vengono automaticamente misurati e valutati. Ciò richiederebbe anche molto più tempo con i metodi convenzionali, come ad esempio l'uso di tecniche di replica. Secondo MTU, ciò comporta una riduzione dei costi di ispezione dal 25% al 50%.

www.alicona.com

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