Forschen heisst, die Zukunft gestalten!

CMC-3D

Entwicklung einer automatischen Inline-Aufmaß- und Defekt-Erkennung zur effizienten, adaptiven Endbearbeitung komplexer CMC-Turbinenkomponenten

Die Effizienzsteigerung von Flugzeug-Triebwerken erfordert höhere Betriebstemperaturen. Keramische Faserverbundwerkstoffe (Ceramic Matrix Composites/CMC) halten den hohen Belastungen im Triebwerk stand und erlauben damit höhere Betriebs-Temperaturen als Komponenten aus Nickelbasis-Legierungen.

Die mechanische Bearbeitung der CMC-Komponenten stellt die Fertigungstechnologie vor neue Aufgaben. Die Werkstücke selbst weisen kleine Defekte wie Poren und Risse auf, die bearbeitet oder beachtet werden müssen. Darüber hinaus treten bei der spanenden Bearbeitung von oxidischen und nicht-oxidischen CMC-Werkstoffen Mikrorisse in der Oberfläche und lokale Abplatzungen und Ablösungen auf.

In CMC-3D wird die Ist-Geometrie des CMC-Rohteils durch hochgenaue 3D-Scans mit Weißlichtinterferometrie (WLI) erfasst. Basierend auf diesen Daten kann die NC-Bearbeitung flexibel und automatisiert unter Berücksichtigung eventueller Qualitätsfehler auf das Ist-Rohteil angepasst werden.

BCT integriert den WLI-Sensor in ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum und realisiert die räumliche Zuordnung erkannter Defekte zur Geometrie des Bauteils. Zur optimalen Fräsbearbeitung der CMC-Komponenten kommt die Adaptionstechnologie zum Einsatz, die eine individuelle, auf die Defekte abgestimmte Bearbeitung ermöglicht.

3D-REFLEKT

Prozesssteuerung und Bahnplanung für das EHLA-3D Verfahren für die Reparatur und Beschichtung von Turbinenschaufeln

Das Extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) ermöglicht gegenüber konventionellem Laserauftragschweißen (Laser Metal Deposition/LMD) deutlich größere Vorschubgeschwindigkeiten und dünne, dichte, schmelzmetallurgisch angebundene Schichten bei gleichzeitig stark reduziertem Wärmeeintrag. Hierdurch ist EHLA für das Reparieren und Beschichten von Triebwerks-Komponenten mit höchsten Qualitätsanforderungen prädestiniert.

Die Ziele von 3D-REFLEKT sind die Integration des EHLA-3D-Prozesses in eine sensor-gestützte. automatisierte Prozesskette für die Reparatur und Beschichtung von Turbinenschaufeln sowie die Erweiterung des Materialspektrums gegenüber dem Stand der Technik.

BCT leitet das Konsortium und ist verantwortlich für die Entwicklung einer anwenderfreundlichen Softwareumgebung zur Steuerung und Automatisierung der EHLA-3D-Prozesskette, bestehend aus 3D-Laser-Linien-Scannen, EHLA-3D-Auftragschweißen und 5-achsigem Rekonturieren.

ISEGRIM

Identifizieren von Schäden verursacht durch Erosion im Fusions-Generator und Regeneration des Materials mittels LMD-wire

Für den wirtschaftlichen Erfolg künftiger Fusionsreaktoren spielt die Lebensdauer der Plasma-Wand-Komponenten eine wesentliche Rolle. Schädigung durch Erosion schränken die Lebensdauer jedoch stark ein. Ein Austausch verschlissener Komponenten wäre allerdings äußerst zeit- und kostenintensiv.

Das ISEGRIM-Konsortium unter der Leitung von BCT hat sich daher die Entwicklung eines wirtschaftliches Reparatursystems für die in-situ Regeneration erodierter Plasma-Wand-Komponenten mittels drahtbasiertem Laserauftragschweißen (LMD-w) zum Ziel gesetzt. Eine solche Reparatur muss dabei in einem kleinen Prozessfenster mit hohen Temperaturgradienten und unter speziellen Umgebungsbedingungen von Fusionsreaktoren erfolgen.

Der Fokus von BCT liegt auf der sensor-basierten Prozessführung und -kontrolle des LMD-w Prozesses sowie auf dem autonomen Betrieb des Reparatur-Roboters zur Bearbeitung lokaler individueller Schäden. Die Innovation von BCT besteht in der Umsetzung des Wolfram LMD-w Prozesses in eine praktikable, automatisierte, industrialisierte in-situ Reparaturlösung zur Erzielung von Ergebnissen kontrollierter Qualität.