Inspektionstechnik für Triebwerke mit offenem Rotor
Unter den vielen, auf dem Reißbrett existierenden integrierten Technologiedemonstratoren (ITD) zielen die SAGE-ITD-Ziele (Sustainable and Green Engine) auf Triebwerke und Triebwerkstechnologien ab, die den Treibstoffverbrauch und die damit verbundenen Emissionen reduzieren. Das Triebwerk mit offenem Rotor, das aus zwei ungekapselten gegenläufigen Propellern besteht, könnte schon bald das Mantelstromtriebwerk ersetzen und den Treibstoffverbrauch sowie die Emissionen erwartungsgemäß um etwa 30 % senken. Zu den mit offenen Rotoren verbundenen Herausforderungen zählen die Zugänglichkeit und die Wartung. Zu den am meisten durch Verschleiß und Beanspruchungen betroffenen Bestandteilen zählen die rotierenden Teile. Außerdem können die hohen Temperaturen im Metall nahe der Schweißnaht während des Schweißvorgangs die Materialeigenschaften verändern und das Bauteil schwächen. Die Geometrien machen jedoch den Prüfzugang schwierig oder gar unmöglich. Die EU unterstützt das Projekt WELDMINDT (Open rotor engine welded parts inspection using miniaturizable nondestructive techniques), um dieses Haupthindernis, das der Vermarktung im Wege steht, zu überwinden. Geschweißte Verbindungen werden gegenwärtig unter Einsatz von Verfahren wie beispielsweise Sichtprüfung, Eindringprüfung mit fluoreszierendem Mittel und Radiografie untersucht. WELDMINDT verbesserte sowohl die Erkennbarkeit mit ZfP als auch die Zugänglichkeit durch zerstörungsfreie Prüfungen, indem berührungslose Verfahren wie etwa optische Methoden und Infrarotkameras mit einem Potential für Automatisierung und Miniaturisierung entwickelt wurden. Die Projektpartner integrierten Shearografie, Infrarotthermografie und Ultraschallprüfung zu einem einzigen Prüfsystem, wobei ein Laser als alleinige Anregungsquelle zum Einsatz kommt. Mit der Kombination dieser zerstörungsfreien Prüfverfahren mit moderner Signalverarbeitung sollten die Fehlererkennungsrate und die Abmessungsgenauigkeit erwartungsgemäß um mehr als 20 % erhöht werden, während die Inspektionszeit auf ein paar Sekunden verkürzt wird. Damit wird der offene Rotor sicherer und zuverlässiger, während die Wartungs- und Prüfkosten reduziert werden. Zu Demonstrationszwecken bauten die Projektpartner ein automatisiertes Inspektionssystem zum Scannen der Schweißnaht einer Triebwerksschaufel, zum Aufzeichnen der thermischen Reaktion der Oberfläche und zur Analyse der Daten, um die Schweißqualität zu bewerten. Der Demonstrator führte Datenerfassung und -analyse automatisch aus. Herzstück des Systems war eine Prüfzelle mit zwei sechsachsigen Roboterarmen, die Ultraschall-Array-Wandler tragen und großflächige Bereiche des defekten Teils in einem einzigen Durchgang scannen können. Das System von WELDMINDT NDT wird eine verbesserte Zuverlässigkeit und Sicherheit von geschweißten offenen Rotorteilen zur Unterstützung des SAGE ITD für umweltfreundliche Triebwerkstechnologien begünstigen. Eine beschleunigte Zertifizierung und Vermarktung wird Minderungen im Treibstoffverbrauch und der Emissionen ermöglichen, um so die ehrgeizigen Umweltziele für 2020 zu erreichen.
Schlüsselbegriffe
Inspektion, Überprüfung, Triebwerk mit offenem Rotor, zerstörungsfreie Prüfung, geschweißte Teile, Schweißteile, WELDMINDT
