Was uns in der Luft hält

D87-074

Turbinen sind der gängigste Antrieb bei Verkehrsflugzeugen. Nach jahrzehntelanger Forschung und kontinuierlicher Optimierung hat sich der Turbofan als effizientestes Turbinentriebwerk für Geschwindigkeiten zwischen 500 km/h und 1.000 km/h etabliert, was die häufigste Reisegeschwindigkeit für Verkehrsflugzeuge ist.
Beim Anblick eines Flugzeugs, erscheinen die an den Flügeln befestigten Turbinen sehr klein. Jedoch sind sie für sich allein genommen ein gigantisches Stück Technik. So hat beispielsweise das Schaufelblatt eines Airbus-350-Triebwerks einen Durchmesser von drei Metern – fast doppelt so groß wie der durchschnittliche Mensch! Die Schaufelblätter gehören zu den markantesten – und wichtigsten – Teilen des gesamten Triebwerks. Ihre Aufgabe ist es, die Luft „anzusaugen“, die dann von der Turbine komprimiert und beschleunigt wird, um den Strahl zu erzeugen, der das Flugzeug fliegen lässt.

Die Entwicklung und Konstruktion von Flugzeugtriebwerken ist ein zeitaufwändiger und teurer Prozess. Daher versuchen Fluggesellschaften, sie so lange wie möglich in Betrieb zu halten. Laufzeiten von 30 Jahren sind üblich. Um dies zu ermöglichen, verlangen die hohen Sicherheitsstandards der Luftfahrtindustrie, dass jede Turbine einen strengen Wartungsplan durchläuft: Im Jahr 2015 wurden fast 25 Milliarden US-Dollar in die Instandhaltung, Reparatur und Überholung von Flugzeugtriebwerken investiert. Experten schätzen, dass diese Summe bis 2025 46 Milliarden Dollar erreichen wird. Dennoch ist es kostengünstiger, in die Instandhaltung zu investieren, anstatt ältere Triebwerke durch neue zu ersetzen. Es versteht sich von selbst, dass für ein so wichtiges Stück Technik höchste Qualitätsstandards gelten. Bau und Instandhaltung erfordern höchste Präzision.

Bei Bauteilen, die so sorgfältig konstruiert sind wie Turbinenschaufeln, kann jede Abweichung vom ursprünglichen Layout schwerwiegende Folgen haben. Gleichzeitig gehören sie zu den am stärksten beanspruchten Teilen des Triebwerks. Obwohl sie aus möglichst leichten Materialien hergestellt sind, sind sie aufgrund ihres hohen Gewichts und ihrer Rotationsgeschwindigkeit von mehreren tausend Umdrehungen pro Minute großen Zentrifugalkräften ausgesetzt. Schon kleine Partikel können erhebliche Schäden verursachen. Außerdem sind sie im Flug oft rauen Umgebungsbedingungen wie z.B. Minusgraden ausgesetzt, Feuchtigkeit und die schwefelhaltigen Rückstände der Kraftstoffverbrennung führen zudem zu einer erhöhten Korrosionsgefahr. All diese Faktoren können dazu führen, dass eine Schaufel ihre ursprüngliche Form verliert, was Auswirkungen auf die gesamte Turbine haben kann.

Moderne Messmethoden verwenden Lasertechnologie
Was früher mit Endmaß und Kegellehre von Hand gemessen wurde, übernehmen heute moderne Messgeräte, die präzise messen und konsistente Ergebnisse liefern. Britische Spezialisten von Third Dimension entwickelten die laserbasierte GapGun, ein Spaltmessgerät mit Linienlasermodulen der MVnano-Serie von LASER COMPONENTS.

Die GapGun wird von führenden Triebwerksherstellern der Luftfahrtindustrie erfolgreich für Spalt- und Oberflächenmessungen eingesetzt. Zusätzlich lassen sich auch Radiusmessungen an Vorder- und Hinterkante der Schaufel durchführen – einschließlich einer Formmessung.

Einfache Handhabung – Hohe Zuverlässigkeit
Die Ausgabe der GapGun kann eine einfache Pass-/Fail-Entscheidung sein, bei der vorgenommene Messungen mit akzeptablen Grenzwerten verglichen werden. Alternativ lässt sich das gemessene Profil als Punktwolke exportieren, die in ein CAD-Programm importiert werden kann, um Messdaten genau mit den Sollwerten zu vergleichen. In Industrieanwendungen wurden damit die Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit der Ergebnisse um den Faktor vier verbessert.

Messprinzip
Ursprünglich als tragbares Gerät zur schnellen Spaltmessung konzipiert, basiert die GapGun auf der Lasertriangulation. Eine Laserlinie wird auf die Oberfläche des zu messenden Objekts projiziert, um die messbaren Eigenschaften zu untersuchen. Gleich-zeitig nimmt ein integriertes Kamerasystem Bilder dieser statischen Laserlinie aus verschiedenen Winkeln auf. Unter Verwendung des bekannten Winkels zwischen der Kamera und dem projizierten Laser, kombiniert mit einer Reihe von proprietären optischen Abstimmungs- und Analyseschritten, berechnet die GapGun-Software die Abmessungen der mit dem Laser abgescannten Oberfläche. Die gemessenen Datenpunkte bilden eine digitale Kopie, die dann zur Analyse der gemessenen Oberfläche verwendet wird, wobei sie sofort mit Toleranzbändern verglichen, mit Seriennummern protokolliert und an einen Datenspeicher übertragen wird. Da es sich beim Laser um eine definierte Form von strukturiertem Licht handelt und der Aufzeichnungsprozess automatisiert ist, sind die Messdaten sehr zuverlässig und können als Quelle für die Qualitätskontrolle und Prozessanalytik genutzt werden.

Bei Flugzeugtriebwerken wird das gleiche Verfahren für unterschiedliche Anwendungen genutzt: Neben der Vermessung von Tur-binenschaufeln verwendet die Luftfahrtindustrie die GapGun auch zur Kontrolle von Schweißnähten sowie zur Überprüfung der Passgenauigkeit von Panels im Flugzeugkörper auf Ungenauigkeiten, die aerodynamische Störungen verursachen können oder schlimmer: Qualitätsprobleme.

---

Moderne Messwerkzeuge in der Fertigung -
FLEXPOINT^® MV Serie für die 3D Bildverarbeitung

Moderne Messwerkzeuge in der Fertigung - FLEXPOINT^® MV Serie für die 3D Bildverarbeitung
LASER COMPONENTS fertigt in Deutschland Lasermodule nach Kundenwunsch; dabei ist eine eigene Serie für den Einsatz in der industriellen Bildverarbeitung entwickelt woren: Die Linienlaser der FLEXPOINT^® MV Serie. FLEXPOINT^® Lasermodule bieten auch dem Transportgewerbe neue Lösungen für alte Messprobleme in der Fertigung, eingesetzt als Ausrichthilfe oder für das berührungslose Messen. In der Kombination mit kostengünstigen Detektoren oder Kameras und einer einfachen Software führen Lasertechnologien zu genauen sowie reproduzierbaren Messungen mit einem geringen Zeitaufwand. Wo früher Kegel- oder Schiebelehre eingesetzt wurden, reicht jetzt ein einziges Instrument für nachhaltige Messungen.

Zu den Lasermodulen der FLEXPOINT^® MV Serie zählen verschiedene Produktfamilien, die eines gemeinsam haben: es gibt sie in drei verschiedenen Versionen.

Neben dem Standardmodul, in dem Laseroptik, Laserdiode und Elektronik in einem Gehäuse vereint sind, ist es aus platzgründen häufig notwendig, Optik- und Elektronikelement räumlich zu trennen. Manche Kunden verzichten gar auf eine werkseitige Ansteu-erelektronik, um das Lasermodul komfortabel in die eigene Elektronik zu integrieren.

Der Hersteller kann allen Anforderungen gerecht werden, baut die gewünschten Versionen individuell auf nach Vorgabe von Wellenlänge, Leistung und Strahlprofil. Um den rauen Industriebedingungen standhalten zu können, sind die Gehäuse bis IP67 zertifiziert – also staubdicht gegen das Eindringen von Fremdkörpern geschützt sowie gegen das zeitweilige Untertauchen in Wasser.

Datenblatt:

Weitere Produktinformationen:
FLEXPOINT^® Laser für die industrielle Bildverarbeitung

Hersteller:
LASER COMPONENTS Germany / Lasermodule

Kontakt:

Ansprechpartner:	Jochen Maier
Firma:	Laser Components Germany GmbH
Adresse:	Werner-von-Siemens-Str. 15
PLZ / Ort:	82140 Olching
Telefon:	+49 (0) 8142 2864-22
Fax:	+49 (0) 8142 2864-11
E-Mail:	jochen.maier@lasercomponents.com