Machining

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

ALT © MAN TURBO AG

Technologiecluster M - »Machining«

Der Technologiecluster M - »Machining« umfasst die Entwicklung von Schleif- und Frässtrategien für die Fertigung und Reparatur von Turbinenschaufeln und BLISKs. Neue Materialien und komplexe geometrische Randbedingungen fordern hier die Fertigungstechnik hinsichtlich der wirtschaftlichen Auslegung der Prozesse. Um die Bearbeitungsaufgabe dennoch effizient umsetzen zu können, ist die gesamte Prozesskette so auszulegen, dass die technologischen Grenzwerte erreicht, aber nicht überschritten werden.

Die Projektpartner des Innovationsclusters »TurPro« erarbeiten im Technologiecluster M - »Machining« Lösungen für die Fertigung und Reparatur komplexer Verdichter- und Turbinenkomponenten. Die Prozesse werden dabei ganzheitlich ausgelegt - von den materialbezogenen Grundlagen der Zerspanung über die strategische Planung adaptiver Reparaturtechnologien bis hin zur Fertigung neuer Prototypen.

Das betrachtete Materialspektrum besteht aus einem hochlegierten Stahl (1.4313), innovativen Titanlegierungen (Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo), einer intermetallischen γ-Titanaluminidlegierung, hochtemperaturfesten Nickelbasislegierungen (IN718, DA718, Allvac718+) und einer monokristallinen Superlegierung.

Für die Untersuchung der grundlegenden Zerspanbarkeit der Materialien hat das Fraunhofer IPT einen Grundlagenprüfstand entwickelt. Das thermische und mechanische Belastungskollektiv kann dort spanspezifisch analysiert und der Spanbildungsvorang schlagartig unterbrochen werden. So entsteht eine neue Methodik, mit der sich optimale Werkzeuggeometrien und Beschichtungen identifizieren und spanbezogene Kenngrößen für die Frässtrategien bestimmen lassen. Die Auslegung der Prozesse zur Reparatur und Neuteilfertigung baut auf den Erkenntnissen des Grundlagenprüfstands auf.

Bei der adaptiven Bearbeitung werden durch neue Schleif- und Fräsprozesse Dampf- und Gasturbinenschaufeln nach Gieß-, Schmiede- und reparativen Auftragsschweißprozessen auf Sollkontur gefertigt.

Für die Neuteilfertigung wählen die Projektpartner Strategien der Hochleistungszerspanung zur Herstellung prototypischer BLISK-Geometrien mit variierender Komplexität. Das Fraunhofer IPT betrachtet dazu Strategien unterschiedlicher kinematischer Wirkprinzipien, die Stabilität, Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit der gesamten Prozesskette vorgeben. Der Technologiecluster M qualifiziert diese Strategien und identifiziert die für die Bearbeitungsaufgabe geeignete Prozesskette, die in der Fertigung der Prototypen umgesetzt wird.