Roboter erleichtern Reparatur von Turbinen-Schaufeln

Die aufwendige Instandhaltung teurer Verdichter- und Turbinenschaufeln erfolgt meist in Handarbeit. Ein neu entwickeltes Verfahren soll dabei helfen, Zeit und Kosten zu sparen. Der robotergestützte Prozess kommt unter anderem bei Flugzeugtriebwerken und Gasturbinen zur Anwendung.

Die deutsche Turbomaschinenbranche erlebt einen seit Jahrzehnten andauernden Boom. In den vergangenen 25 Jahren verdoppelte sie ihren Anteil am Weltmarkt von 15 auf 30 Prozent. Eine immer wichtigere Rolle im Wettbewerb mit anderen Anbietern spielen die Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten. Besonders beanspruchte Bauteile von Turbomaschinen sind die Schaufeln der Verdichter und Turbinen. Sie wandeln die Strömungsenergie in mechanische Energie um und sorgen damit für den nötigen Schub bei Flugzeugtriebwerken oder ermöglichen die Stromproduktion bei Kraftwerksgeneratoren.

„Schäden an Schaufeln von Flugzeugturbinen entstehen zum Beispiel durch Verschleiß aufgrund Schwingung und Reibung oder Erosion durch Sand- und Staubpartikel. Weitere Auslöser sind harte Landungen, wenn einzelne Triebwerkskomponenten einander berühren oder größere Objekte, die in das Triebwerk einschlagen“, so Martin Bilz vom Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK in Berlin. Die geometrisch komplexen, meist aus titan- oder nickellegiertem Stahl bestehenden Bauteile verbiegen oder reißen ein, der Luftstrom ist nicht mehr optimal. Das kann dazu führen, dass die Leistung der Triebwerke abfällt und der Spritverbrauch steigt.

Eine einzelne Turbinenschaufel kann mehrere tausend Euro kosten. Bei bis zu 80 Schaufeln pro Anlage kann ein Austausch für den Betreiber sehr teuer werden. Im Vergleich dazu ist eine Reparatur oft wesentlich günstiger. Bislang ist dieser Prozess jedoch sehr aufwendig, da Spezialisten die Komponenten per Hand oder mit eigens eingerichteten Werkzeugmaschinen bearbeiten. Das kann für einzelne Schaufeln mehrere Tage in Anspruch nehmen.

Die Forschungseinrichtungen IPK und das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb IWF der TU Berlin haben nun ein automatisiertes, robotergestütztes Verfahren entwickelt. „Während Werkzeugmaschinen gleichbleibend teuer sind, werden Roboter immer günstiger und sind mittlerweile auch für Bearbeitungsaufgaben einsetzbar“, sagt Bilz über den Ansatz der Institute. Gemeinsam mit Partnern aus der Wirtschaft wurde ein Verfahren ausgearbeitet, bei dem ein Roboter innerhalb einer einzelnen Fertigungszelle mehrere Reparaturstationen durchläuft. Der Roboter hat das Bauteil zu jeder Zeit fest im Griff und wendet sich den – in einem Umkreis von etwa 15 Quadratmetern um ihn herum gelegenen – Stationen einzeln zu. Er reinigt das Bauteil, erfasst seine Geometrie und die Fehlstellen und bearbeitet es spanend nach.

Die robotergestützte Fertigungszelle soll nicht nur energieeffiziente Instandhaltungs-Prozesse bringen, sondern auch die Neufertigung von Bauteilen erleichtern. Nun soll die Technologie so rasch wie möglich in die Fertigungshallen der Industrie gebracht werden.

Kommentare

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  1. ratlos sagt:

    Bilderberger-Treffen 2013 ab dem 06.06.2013 in England. Ein wirklich aufschlussreicher Artikel von Heiko Schrang zu den Hintergründen, warum England als Konferenzort gewählt wurde: http://www.macht-steuert-wissen.de/artikel/162/eilmeldung-0606-09062013-bilderbergertreffen-im-eukritischen.php Absolut lesenswert!

  2. Michael sagt:

    Fantastisch. Ein weiteres Handwerk geht verloren.