Test accelerato dei componenti in produzione

Processi di produzione sempre più veloci e requisiti di qualità sempre più elevati nella produzione di pale per turbine hanno richiesto al rinomato produttore di turbomacchine Leistritz l'introduzione di un nuovo processo metrologico per risparmiare tempo. La richiesta di ispezioni al 100% non poteva più essere soddisfatta economicamente con i sistemi di misura tattili. L'integrazione del sistema di scansione ottica CORE-DS di WENZEL ScanTec nell'ambiente di produzione diretta consente ora una rapida ispezione dei componenti senza contatto. Leistritz è riuscita a ridurre i tempi di misura di oltre il 70% con CORE-DS.

Leistritz Turbomaschinen GmbH, con sede a Norimberga, è specializzata nella produzione di pale per turbine. Circa il 70% di questi sono forniti all'industria aeronautica. Gli elevati standard di qualità di Leistritz assicurano che ogni pala di turbina sia ispezionata prima di lasciare la fabbrica. Oltre ad alcune macchine di misura a coordinate tattili, sono in uso più di 200 attrezzature di misura. Nonostante questo uso considerevole di attrezzature di misurazione e di prova, la garanzia della qualità era un collo di bottiglia nel processo di produzione. Per trasferire l'efficienza della produzione anche al QA, la necessità di integrare una nuova tecnologia più veloce per l'ispezione delle pale è diventata inevitabile.

L'oggetto misurato è una pala di turbina per motori di aerei. La lama ha un'altezza di 50 mm con bordi d'entrata e d'uscita larghi solo 120 µm. In precedenza, le misurazioni venivano effettuate con una macchina di misura a coordinate tattili in una stanza di misurazione separata. Questo si trovava in un altro complesso di edifici. Il trasporto delle lame fabbricate era molto dispendioso in termini di tempo e di costi. Inoltre, il tempo di misurazione con la CMM tattile era di circa 20 minuti. L'ispezione richiesta al 100% delle lame divenne così un collo di bottiglia nella produzione. L'introduzione di un nuovo processo richiedeva che la radice della lama e la lama fossero completamente ispezionate in un unico processo di misurazione. Inoltre, il tempo di lavorazione doveva essere significativamente ridotto.

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Per ridurre al minimo i tempi, CORE-DS è stato integrato direttamente nell'ambiente di produzione. Durante il processo di misurazione, vengono scansionati due profili completi della lama e un profilo del piede. Sulla base dei dati di scansione, vengono valutate e analizzate circa 90 caratteristiche. In questo compito di misurazione, le proprietà del sensore di punti di luce bianca di CORE-DS possono essere utilizzate in modo ottimale. La scansione del profilo del piede include il rilevamento di raggi interni con una dimensione di 0,3 mm. Con un sistema di misurazione tattile, raggi di queste dimensioni difficilmente possono essere catturati in modo stabile. Attraverso la misurazione ottica per mezzo di uno spot luminoso con un diametro di 35 µm, anche i raggi più piccoli possono essere catturati con precisione con un'alta densità di punti. Questo effetto è evidente anche nella misurazione del profilo. Poiché i bordi di entrata e di uscita hanno una larghezza di soli 120 µm, è necessario rilevare anche i difetti più piccoli. Mentre la sfera di tastatura di un sistema di misura tattile attenua i difetti più piccoli come un filtro meccanico, il sensore ottico rileva in modo affidabile anche queste deviazioni di forma. Inoltre, non è più necessaria la correzione del raggio della sonda che sarebbe altrimenti necessaria, poiché lo spot luminoso rileva il punto di misura direttamente sulla lama.

Il processo di misurazione è completamente automatizzato. Il sistema di misura viene caricato da un robot con le pale di turbina finite e rettificate da due rettificatrici. Un processo di macinazione dura circa 11 minuti. Pertanto, il tempo di misurazione richiesto non poteva superare i 5 minuti. Con CORE-DS è stato possibile ridurre in modo significativo il ciclo di misura di Leistritz, adattandolo con precisione al tempo di ciclo dei centri di lavoro corrispondenti.

Un'altra sfida nella misurazione di queste lame è stata la condizione della superficie dell'oggetto da misurare. Il processo di misurazione avviene immediatamente dopo un processo di rettifica. Per questo motivo, le superfici delle lame sono molto lucide. Poiché il processo di misurazione è ottimizzato nel tempo e completamente automatizzato, non è possibile opacizzare le superfici altamente riflettenti, ad esempio con spray di gesso. In queste condizioni, il sensore ottico di CORE-DS consente di rilevare completamente le lame a terra senza pretrattamento. Utilizzando la luce bianca e metodi innovativi di rilevamento dei punti, è possibile ridurre al minimo l'influenza dei riflessi.

I vantaggi di CORE-DS sono evidenti anche nel dispositivo di serraggio utilizzato. Per le misure con sistemi di misura tattili, spesso sono necessarie attrezzature relativamente complesse a causa delle forze di tastatura risultanti. Questo può rappresentare una spesa considerevole, soprattutto per i componenti di piccole dimensioni. La misurazione ottica senza contatto della lama con CORE-DS consente di utilizzare un semplice dispositivo di serraggio funzionale. La lama è fissata solo alla base. L'accessibilità al componente non è limitata e anche il profilo del piede può essere registrato completamente.

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