Unconventional (Advanced) Manufacturing Processes for Gas-Engine Turbine Components (ADMAP-GAS)

 

Die hohe Nachfrage nach Turbinen mit Gasmotor in der Flugzeugindustrie erfordert effizientere, zuverlässigere und flexiblere Fertigungstechnologien zur Herstellung von Turbinenkomponenten. Das EU-geförderte Projekt "Unconventional (advanced) manufacturing processes for gas-engine turbine components" (ADMAP-GAS) entwickelte hierfür zwei neue, fortschrittliche Systeme. Es konzentrierte sich auf verbesserte Möglichkeiten für die Herstellung von "Tannenbaum"-Profilen zur Verbindung der rotierenden Schaufeln und Scheiben (Blisks) in Triebwerken. ADMAP-GAS hat das abrasive Wasserstrahlschneiden (AWJC) und die High-Speed-Draht-Funkenerosion (HS-WEDM) untersucht, um die Bearbeitungsvorgänge insgesamt zu verbessern. Es musst kein Spezialwerkzeug hergestellt werden, und der Werkzeugverschleiß hatte keine Auswirkungen auf die Werkstückleistung. Diese neuen, unkonventionellen Prozesse haben auch dazu beigetragen, Herausforderungen durch die thermische und mechanische Widerstandsfähigkeit nickelbasierter Superlegierungen bei der Bearbeitung zu überwinden. Die Wissenschaftler zeigten, dass beide Fertigungstechnologien großes Potential für die Herstellung von Profilen mit Tannenbaum-Geometrie bieten. Beide Prozesse verbesserten die Abtragsraten in Verbindung mit hoher Formgenauigkeit und Oberflächengüte. Im Vergleich zum Räumen ermöglichten sie eine äußerst flexible Herstellung verschiedener Profilgeometrien. Das entwickelte AWJC-Verfahren erwies sich als geeignet zum Schruppen, wofür bei schwer zu bearbeitenden Legierungen eine äußerst wirtschaftliche Technologie erforderlich ist. Das Prozessüberwachungssystem, der Mehrachsen-Schneidkopf und die neu entwickelte Düsengeometrie wurden alle im Rahmen des ADMAP-GAS-Projekts entwickelt. Darüber hinaus haben sich die HS-WEDM Verfahren auch als ernstzunehmende Alternative zum Räumen erwiesen, vor allem in Bezug auf das Oberflächenermüdungsverhalten. Durch Optimierung der Technologie verbesserten die Wissenschaftler die Schnittgeschwindigkeiten und erreichten sehr gute Oberflächenqualitäten (minimale Oberflächenschicht und Verschmutzung, keine Risse). Das Ausfallrisiko der Turbinenscheiben wurde durch die entwickelten Prozessüberwachungssysteme verringert. Eine Analyse der Lebenszykluskosten zeigte eine Verringerung der Bearbeitungskosten für die Herstellung eines Tannenbaumprofils mit einem der entwickelten Verfahren um 25 %. Weiterhin zeigten beide Verfahren eine deutliche Verringerung der Umweltbelastung durch einen verringerten Energieverbrauch der Bearbeitungsprozesse um bis zu 60 %. Über die Luftfahrtindustrie hinaus sind beide Technologien auch äußerst vielversprechend für die Automobilindustrie.

Weitere Informationen finden Sie auf der Internetseite des Forschungsvorhabens.