Leichtbau- und Faserverbundtechnologie Ressourceneffizienz THA_comp
Inline Inspektion eines Turbinenschaufel mittels Weißlichtinterferometrie © Daniel Dorn
01.10.2020 - 30.09.2023

Projektbeschreibung

Keramische Faserverbundwerkstoffe (CMCs) werden für Anwendungen in hocheffizienten Flugzeugtriebwerken der nächsten Generation entwickelt. Die Herstellung von sicherheitsrelevanten CMC-Komponenten, wie z.B. Leitschaufeln im Heißgasbereich, ist sehr komplex und kann bis zu 80 % der Herstellungskosten für die Endbearbeitung und die Qualitätssicherung ausmachen. Im Projekt SCANCUT wird die Prozessgeschwindigkeit beim Materialabtrag mit neu entwickelten Fräswerkzeugen gesteigert werden. Außerdem wird durch ein 3D-Mikroskop eine effiziente Qualitätssicherung und eine adaptive Bearbeitung möglich werden.

Integration eines 3D-Mikrosokops in eine Werkzeugmaschine

 

Durch die erstmalige Integration eines Weißlichtinterferometers (WLI) in eine Werkzeugmaschine wird eine 3D-Inspektion nach der Endbearbeitung ermöglicht. In Zusammenarbeit mit der BCT GmbH und der 3D.aero GmbH erfolgt die Kommunikation zwischen der Werkzeugmaschine und des WLIs. Die Verfahrbewegungen des WLIs können mithilfe der grafischen Benutzeroberfläche des Programms OpenARMS programmiert und zur Kontrolle simuliert werden. Die automatische Defekterkennung (s. Bild rechts) kann bspw. Kantenausbrüche erkennen und klassifizieren. Das soll eine adaptive Prozessstrategie ermöglichen, die sich nach dem IST-Zustand des Werkstücks richtet. Da die Endbearbeitung und die Qualitätssicherung in einem Arbeitsschritt durchgeführt werden, kann eine evtl. Nachbearbeitung ohne Umspannen des Werkstücks erfolgen, was eine Zeit- und Kostenersparnis nach sich zieht.

Bauteilkante (grau) mit automatisch erkanntem Kantenausbruch (blau)
Bauteilkante (grau) mit automatisch erkanntem Kantenausbruch (blau) © Daniel Dorn
 

Entwicklung von Fräswerkzeugen

 
Im Projekt entwickeltes Fräswerkzeug für die CMC-Bearbeitung
Im Projekt entwickeltes Fräswerkzeug für die CMC-Bearbeitung © Joshua Macken

Herkömmliche Schleifwerkzeuge haben aufgrund ihrer niedrigen Abtragsraten sehr lange Bearbeitungszyklen zur Folge. Durch den Einsatz von Werkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide kann der Kostenanteil der Bearbeitung auf unter 15 % gesenkt werden. Um diese Werkzeuge jedoch in der Industrie einsetzen zu können, müssen die noch geringen Standwege optimiert werden. Hierbei wird beim Projektpartner Hufschmied GmbH sowohl mit Diamant beschichtetes Hartmetall als auch polykristalliner Diamant (PKD) als Schneidstoff in Betracht gezogen. Weitere Projektziele sind das Ermitteln von materialspezifischen Schnittdaten sowie die Untersuchung der bearbeitungsinduzierten Materialschädigung.

Zur Prozessentwicklung werden Serien- und Entwicklungsmaterialien von der ECM GmbH und dem Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie des DLR verwendet.

Aktuelle Ergebnisse

 

Projektleitung

 
Prof. Dr.-Ing. Ralf Goller

Weitere Beteiligte

 

Projektpartner

 
Projektpartner

Fördergeber

 
Fördergeber BMWi

Das Projekt SCANCUT wird durch das Luftfahrtforschungsprogramm LuFo VI-1 gefördert.

(Förderkennzeichen: 20Q1945C)

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Foto: Achim Rösiger
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