Vzhůru k výškám díky kontrole náběžné hrany.
Společnost MTU Aero Engines vsadila na PolyWorks|Inspector™ při optimalizování svých kontrolních procesů.
Když letíte ve výšce 9 150 m ve vzduchu rychlostí 880 km/h, více než kdy jindy rozumíte tomu, jak důležité je mít spolehlivý proudový motor. Společnost MTU Aero Engines, přední německý výrobce proudových motorů, si bere vaši bezpečnost k srdci. Přidružená společnost skupiny Daimler/Chrysler zavedla přísné kontrolní procesy v každé fázi cyklu vývoje/výroby svých produktů, aby zajistila celkovou kvalitu svých výrobků. Za účelem optimalizace a rozšíření rozsahu kontrolních technik, vsadila společnost MTU na PolyWorks|Inspector, přední světové softwarové řešení pro kontrolu mračen bodů. Zjistěte, jak modul PolyWorks|Inspector pomohl společnosti MTU výrazně zkrátit dobu kontroly turbínových lopatek o více než 85 % a zároveň poskytl inženýrům kvality více informací o kvalitě dílů než kdykoliv předtím.
Výzva
MTU – Pohon pro objevování světa
Společnost MTU Aero Engines GmbH je přední německý vývojář, výrobce a poskytovatel služeb v oblasti vývoje oprav komponentů civilních a vojenských leteckých motorů, sestav a průmyslových plynových turbín.
Společnost je zapojena do probíhající spolupráce s předními světovými systémovými integrátory a výrobci, včetně firem jako Pratt & Whitney, General Electric, Rolls-Royce, Snecma, Volvo nebo FiatAvio.
Společnost MTU je známá svým hi-tech přístupem ke všemu, co se týká jejich motorů. Při vývoji, výrobě a kontrole využívá nejmodernější technologie. „To nám umožňuje, abychom našim zákazníkům poskytovali pokročilé výrobky vysoké kvality, které mohou právem očekávat,“ řekl Dr. Karl-Heinz Dusel, inženýr kvality MTU.
Složitost proudových motorů
Proudový motor sestává ze stovek komponent, které musí být před montáží důkladně zkontrolovány. U kontrolních procesů, které společnost MTU tradičně používala, se prokázalo, že oslabují kontinuitu výrobního cyklu kvůli pomalosti a složitosti používaných technik. Kromě omezené rychlosti mají kontrolní zařízení, jako jsou souřadnicové měřicí stroje (CMM), omezený rozsah, což nutí inženýry kvality soustředit se na omezený rozsah prvků dílů a připravuje je to o cenné informace.
Proudový motor slouží k pohonu letadel směrem vpřed. Aby mohlo letadlo vzlétnout a letět po obloze, produkuje jeho proudový motor výfukové plyny, které vycházejí ze zadní části motoru. K vytvoření této ohromné energie (tahu) motor nasává vzduch pro spalování prostřednictvím předního ventilátoru. Kompresor stlačuje vzduch a tlačí ho do spalovací komory. Pohonné hmoty jsou vstřikovány a míchány spolu s přiváděným stlačeným vzduchem, přičemž dochází ke kontinuálnímu spalování směsi pohonných hmot a vzduchu. Výsledné teplo expanduje plyn na násobek jeho objemu, což způsobuje unikání plynu ze spalovací komory ve vysokoenergetickém proudu. Plyn následně proudí turbínovými lopatkami a způsobuje jejich otáčení, čímž vzniká energie potřebná k pohonu kompresoru a ventilátoru.
Turbíny sestávají z několika stupňů, z nichž každý využívá jednu řadu stacionárních vodicích lopatek a jednu řadu pohyblivých lopatek. I když jsou lopatky rozpálené do ruda, musí být dostatečně pevné, aby ustály odstředivé zatížení způsobené vysokými rychlostmi otáčení. Za takových podmínek nejsou povoleny žádné nedokonalosti! Každý díl musí splňovat nejpřísnější konstrukční specifikace.
Tradiční kontrolní procesy
Společnost MTU k měření lopatek tradičně používala kontrolní procesy na bázi stacionárních CMM. Tento proces výrazně prodlužuje dobu přípravy výrobního procesu:
- Proces sběru dat CMM zabere u každé lopatky až 80 minut.
- Skenování lopatky na místě není během výrobního procesu možné, což vyžaduje, aby společnost MTU přinesla díly na měřící stroj.
- Počet měřených bodů je omezený (na sto bodů), což znemožňuje obecnou kontrolu povrchu.
- Provoz CMM je časově náročný úkol, který vyžaduje neustálý dohled velmi dobře vyškolených techniků.
- Jak zpracování dat, tak měření, porovnávání nebo vytváření protokolů, jsou dlouhými procesy a vyžadují několik softwarových balíků.
Řešení
Prolomení zvukové bariéry s modulem PolyWorks|Inspector
Aby společnost MTU zajistila kvalitu všech svých výrobků, rozhodla se úzce spolupracovat se společností Duwe 3d, předním poskytovatelem 3D digitalizačních řešení a distributorem PolyWorks® v Německu, na vývoji zákaznického kontrolního řešení přizpůsobeného nejpřísnějším požadavkům leteckého průmyslu.
Společnost MTU se nyní může těšit z četných výhod, které používání systému 3D laserového skeneru v kombinaci s PolyWorks přináší v rámci jejich procesů kontroly kvality. Ke kontrole turbínových lopatek používá společnost MTU laserový skener nasazený na kloubových měřících ramenech (GoldArm značky FARO a ModelMaker značky 3DScanners), aby mohla naskenovat díly přímo na místě a zachytit tak všechny prvky, včetně těch, které se nacházejí ve skrytých oblastech.
Tato nová technika kontroly umožnila společnosti MTU výrazně zkrátit dobu, která je zapotřebí k získání a zpracování mračen bodů turbínových lopatek: „Jednou velkou výhodou softwaru PolyWorks je jeho flexibilita, že se dokáže přizpůsobit jakémukoli typu skenovacího systému,“ prohlásil Dr. Dusel. „To nám dává svobodu experimentovat a hledat řešení, které nejlépe vyhoví našim požadavkům. Kromě této významné úspory času nám kontrola mračen bodů s vysokou hustotou pomocí softwaru PolyWorks poskytuje možnost využít mnoho nových způsobů použití měření.“
Obecná kontrola povrchu
Před samotnou analýzou konkrétních oblastí turbínových lopatek společnost MTU obecně vyhodnotí kvalitu vyráběného dílu porovnáním každého digitalizovaného bodu s jeho základním referenčním bodem (CAD objekt). Technici kvality stanoví odpovídající tolerance a vytvoří se barevná mapa, která ilustruje velikost odchylek. Tato technika zajistí rychlý přehled o celkové kvalitě dílu, čímž expertům umožní zaměřit se na oblasti mimo předem stanovené tolerance za účelem další analýzy. Tradiční kontrolní techniky na bázi CMM nedokážou technikům kvality poskytnout tak cenné informace. Výkonné srovnávací schopnosti softwaru PolyWorks nejenom identifikují deformace dílu, ale také pomáhají technikům kvality identifikovat zdroj problému ve výrobním procesu a zařídit nápravu.
Možnosti softwaru PolyWorks pro srovnání „bodů s CAD daty“ jsou plně přizpůsobitelné a přesnější než jakékoli jiné softwarové řešení pro zpracování mračen bodů na trhu.
Analýza profilu
Profily jsou nejdůležitější geometrií lopatky, protože mají přímý vliv na proudění plynu. K výpočtu aerodynamiky každé z lopatek se používají průřezy.
Analýza profilu se provádí pomocí sofistikovaných možností analýzy průřezů v softwaru PolyWorks. Průřez na dílu je 2D profil získaný průsečíkem roviny s povrchem objektu, jde o „výřez“ objektu. Pro každý výřez je vytvořen datový profil i referenční (CAD) profil. K získání přesné analýzy každého profilu nabízí software PolyWorks možnosti lokálního zarovnání (lokální nejlepší proložení).
Barevné mapy průřezů jsou generovány v souladu s tolerancemi definovanými uživatelem. Software PolyWorks také zobrazuje toleranční pásma spolu s CAD a datovými profily.
Jednou z důležitých výhod softwaru PolyWorks je jeho schopnost poskytovat „skutečné“ odchylky, bez ohledu na úhel mezi průřezy a normálou povrchu.
Kontrola náběžné hrany: Virtuální měřidla
Software PolyWorks nabízí jedinečné možnosti virtuálního měření prostřednictvím 3D posuvných měřítek. Tyto nástroje jsou pevné válce umístěné ve 3D prostoru, které zůstávají vysunuty, dokud nenarazí na bod, trojúhelník nebo povrch NURBS. V tomto případě se posuvná měřítka používají k získání přesné polohy strategických bodů na „náběžné hraně“ lopatek. Náběžná hrana je kritickým faktorem, který ovlivňuje aerodynamiku proudění plynu.
„Software PolyWorks prakticky kopíruje procesy obvyklé pro kontrolu fyzickými měřidly,“ uvedl Dr. Dusel. „Možnosti měřidel PolyWorks nám poskytnou cenné informace o náběžné hraně za zlomek času ve srovnání s naší tradiční fyzickou technikou měření, ale zachovávají stejnou přesnost a preciznost.“
Nechte automatického pilota převzít řízení
„Se softwarem PolyWorks sedíme na sedadle pilota,“ řekl Dr. Dusel. „Software PolyWorks vám umožní definovat vaše vlastní tolerance a poskytuje vám neustálou zpětnou vazbu pro sledování vašich operací. Díky pokročilým možnostem programovacího jazyka maker, který je dostupný v softwaru PolyWorks, můžeme snadno a během několika minut naprogramovat kompletní kontrolní sekvence, od prvního zarovnání až po konečný protokol. Poté zapneme tempomat a necháme PolyWorks provést celý proces kontroly jediným kliknutím myši s využitím našich vlastních specifikací.“
Výhody
Výhody pozorované při používání softwaru PolyWorks:
- Poskytuje více informací technikům kvality a snižuje čas na analýzu dat, výpočty atd.
- Zvyšuje počet zkontrolovaných dílů, čímž se ještě více zvyšuje celková kvalita a spolehlivost výrobku.
- Umožňuje uživatelům provádět měření na obecné úrovni (celý díl), a ne pouze v konkrétních oblastech, jako například u CMM.
- Snižuje časové nároky na centralizovaná kontrolní střediska a zkracuje prostoje na výrobní lince.
