50 Jahre im Dienste Deutschlands - MTU Aero Engines

Technik + Wissenschaft
Rissprüfungen sind bei neuen und reparierten
Triebwerksteilen, die generell sehr hohen
Sicherheitsstandards unterliegen, unverzichtbar.
Sie werden durchgeführt, um die
Oberflächen von Bauteilen auf Materialfehler
hin zu untersuchen und Beschädigungen in
geringer Tiefe unterhalb der Oberfläche aufzuspüren.
Mit den zur Verfügung stehenden
Verfahren können die Anforderungen zwar
abgedeckt werden; Handhabung und Wirtschaftlichkeit
verlangen aber nach leistungsfähigeren
Methoden. Hinzu kommt, dass im
Triebwerksbereich zur Verlängerung der
Lebensdauer hochbeanspruchter Teile zunehmend
Beschichtungen eingesetzt werden,
die partiell eine direkte Rissprüfung mit
„klassischen“ Methoden unmöglich machen.
Hier werden häufig zusätzliche, kostspielige
Arbeitsschritte wie Reinigungs- oder Entschichtungsverfahren
notwendig.
Mit der induktiv angeregten Thermografie
wurde – beruhend auf einem MTU-Patent –
in einem firmenübergreifenden Projekt unter
Beteiligung von Siemens, der EADS und weiterer
Partner eine Methode mit hoher
Aussagekraft entwickelt, die den Verzicht auf
chemische Zusatzstoffe ermöglicht. „Mit der
Induktionsthermografie können verdeckte
Risse, die mit der Farbeindringmethode prinzipbedingt
nicht nachweisbar sind, sichtbar
gemacht werden. Risse unter Schichten oder
geschlossene Risse können dargestellt werden.
Auch tritt das problematische Hintergrundfluoreszieren
an gestrahlten oder gelaufenen
Bauteilen nicht auf“, erläutert Dipl.-
Rissprüfung –
in einer
Sekunde
zum Ergebnis
Uwe Kreissig
Der zunehmende Einsatz hochkomplexer, form- und belastungsoptimierter
Bauteile erfordert in der Rissprüfung die
Schaffung innovativer Methoden. Mit der Induktionsthermografie
ist unter der Führung der MTU Aero Engines ein patentiertes
Verfahren entwickelt worden, das auf chemische
Hilfsstoffe verzichtet, hochpräzise Ergebnisse liefert und die
Wirtschaftlichkeit verbessert.
Mit FEM-Simulation berechnetes Temperaturbild. Die Störstelle
durch einen Riss wird durch die Unterbrechung des gelben Streifens
ersichtlich.
Ing. Günter Zenzinger, Projektleiter bei
Deutschlands führendem Triebwerkshersteller.
Voraussetzung ist die elektrische Leitfähigkeit
des zu prüfenden Bauteils.
Während übliche Verfahren der Rissprüfung
meist auf Farbeindringung, Magnetisierung
und Wirbelstromtechnik basieren, kommt bei
der Induktionsthermografie eine Kombination
aus Wirbelstromanregung und Thermografie
zum Einsatz: Mittels eines hochfrequenten
Wirbelstroms erfolgt die gezielte
Erwärmung des Prüfteils. Gleichzeitig wird die
Temperaturänderung der Bauteiloberfläche
thermografisch erfasst. Störungen der elektrischen
Leitfähigkeit, wie sie von Rissen verursacht
werden, verändern die Dichte sowie
den Verlauf des Wirbelstroms und somit das
Für nähere Informationen steht Ihnen
Günter Zenzinger gerne zur Verfügung:
+49 89 1489-5072
Weitere Informationen finden Sie im
Internet unter www.mtu.de/report
24 REPORT REPORT 25
900
800
700
600
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400
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200
100
0
Grauwert =200/1-40 norm =100/1-20 norm =50/1-11 norm
0 50
100 150 200 250
Wärmebild. An den Rissflanken können keine
Ströme fließen, wodurch kein Wärmeeintrag
anfällt. Am Rissende kommt es zu einer
Konzentration der Wirbelstromdichte und
folglich zu einem erhöhten Wärmeeintrag,
der durch die hochauflösende Thermografiekamera
unbestechlich festgehalten wird.
Die erfassten Thermografie-Bildsequenzen
werden durch speziell entwickelte Auswertealgorithmen
aufbereitet, so dass Rissanzeigen
sicher von Störeinflüssen separiert werden
können.
Wird die Technik lokal angewendet – so an
hochbelasteten Schaufelfüßen, an denen mit
einem „Schuss“ geprüft werden kann – ist
ein extrem schneller Ablauf der Prüfung von
rund einer Sekunde pro Bauteil möglich.
Durch die vollautomatische Auswertung und
Pixel
Der Riss im Bauteil wurde klar lokalisiert, die Abweichung von den zulässigen Normbereichen ist deutlich ersichtlich.
Dokumentation verbessert sich die Wirtschaftlichkeit
erheblich. Der Verzicht auf
chemische Hilfsstoffe senkt nicht nur die
Kosten; auch die Emission gesundheitsschädlicher
Dämpfe am Arbeitsplatz unterbleibt
und die aufwändige Entsorgung verbrauchter
Chemikalien entfällt.
Identifizierte Anwendungsfelder sind die
Schaufelblätter im Verdichter- und Turbinenbereich,
geschweißte rotationssymmetrische
Bauteile aber auch die Prüfung von Wafern in
der Mikrochipfertigung. Die Einführung der
Induktionsthermografie als Ergänzung der
bestehenden Rissprüftechniken ist sowohl in
der Fertigung als auch in der Maintenance in
Planung. „Perspektivisch werden sich die
Kostenvorteile der Methode positiv auf die
Preise von neuen und reparierten Trieb-
Eine automatisierte Anlage kann die Produktivität in der Rissprüfung von Verdichterschaufeln erheblich verbessern.
Der Roboter entnimmt die Verdichterschaufel aus
dem Magazin.
Die Schaufel wird erwärmt, mit der Thermografiekamera
aufgenommen und geprüft.
werksbauteilen auswirken“, sind sich die Entwickler
des Verfahrens sicher.
Um die Leistungsfähigkeit dieser Technologie
noch zu steigern, hält Dr. Joachim Bamberg,
Repräsentant Neue Zerstörungsfreie Prüfverfahren,
weitere Arbeiten in der Simulation
von Wirbelstrom- und Temperaturfeldern, der
Automatisierung und in der Bildverarbeitung
für erforderlich. Sein Blick in die Zukunft: „In
den weiteren Ausbaustufen der Methode
wird sich auch das Einsatzspektrum außerhalb
derLuftfahrtindustriedeutlich erweitern.“
Die geprüfte Schaufel wird wieder im Magazin
abgelegt.