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Technik + Wissenschaft Die Reparatur-Spezialisten Nicole Geffert Wenn andere zum Neuteil greifen, reparieren die Spezialisten der MTU Aero Engines – auch komplexe Bauteile. Das Ergebnis sind hochwertige Reparaturteile, deren Qualität und Zuverlässigkeit einem Neuteil entsprechen. MTU-Kunden wissen diese Kompetenz zu schätzen: Die innovativen Hochtechnologieverfahren des Unternehmens verringern die Instandhaltungskosten und garantieren eine erstklassige Performance der reparierten Teile sowie höhere Triebwerkslaufzeiten. Als Technologieführer und unabhängiger Instandhalter treibt die MTU die Entwicklung innovativer Reparaturverfahren konsequent voran. „Wir wollen technologischer Marktführer sein und bleiben“, sagt Bernd Kessler, Vorstand Zivile Instandhaltung. Gegenüber Wettbewerbern ist die MTU klar im Vorteil. „Wir kombinieren das Know-how eines Triebwerksherstellers, der Werkstoffe und Bauteile selbst entwickelt, mit unserer Erfahrung als Maintenance-Anbieter“, erläutert Bernd Kriegl, Leiter Engineering Zivile Instandsetzung. „Eines unserer Erfolgskriterien ist der Wissenstransfer von Konstruktion und Fertigung in die Instandsetzung und umgekehrt. Ein Beispiel: In der Blisktechnologie sind wir weltweit spitze. Da liegt es nahe, dass wir die besten Ideen dafür haben, wie die Scheiben mit integrierter Beschaufelung optimal repariert werden können.“ Selbst für stärker beschädigte Bliskschaufeln haben die MTU-Experten eine zuverlässige Reparaturlösung gefunden: das Patching. „In einem adaptiven Trennprozess wird der beschädigte Teil – Spitze oder Kante im standardisierten Bereich – mittels vollautomatischem Präzisionstrennen entfernt. Die tragende Struktur der Schaufel bleibt dabei erhalten“, erklärt Winfried Lauer, Senior Consultant Militärische Triebwerke. In einem nächsten Schritt wird die Schaufel mittels Schweißen wieder aufgebaut. Für die Reparatur von Titan-Bauteilen, aus denen Blisks gefertigt werden, hat sich das Wolframplasma-Lichtbogenschweißen bewährt – eine Technik, die eine hochwertige Schweißnaht garantiert. Das vollautomatische Schweißen erfolgt in sauerstofffreier Bliskreparaturen gehören zum Innovativsten, was die Branche zu bieten hat – hier die Vorbereitungen zum Wolframplasma-Lichtbogenschweißen am Standort München. 10 REPORT REPORT 11
Technik + Wissenschaft Ein EJ200-Blisk wird mit Hilfe des Wolframplasma-Lichtbogenschweißens repariert. Nach der Reparatur weist eine detaillierte Vermessung nach, dass der Blisk exakt in den Toleranzen liegt. Auch die Wärmebehandlung ist ein Prozessschritt nach der eigentlichen Reparatur. Atmosphäre, um Oxidationsprozesse zu vermeiden. „Das reparierte Bauteil zeichnet sich durch eine hundertprozentige Porenfreiheit der Schweißnaht aus. Es hat Neuteilqualität“, betont Armin Eberlein vom Repair Engineering Militärische Triebwerke. Bevor die Schweißnaht mit einem adaptiven Fräsprozess bearbeitet wird, um ein optimales Profil zu erhalten, erfolgt eine Wärmebehandlung des reparierten Bereichs. „Mit Induktionsspulen erzeugen wir ein lokales Temperaturfeld“, erläutert Lauer. „Dabei werden thermische Spannungen, die beim Schweißen entstanden sind, vollständig entfernt.“ Auf den anschließenden Fräsprozess folgt das Verfestigungsstrahlen. Hierbei wird ein Druckspannungszustand erreicht, der die im Flugbetrieb auftretenden Zugspannungen im Bauteil wieder aufhebt. Mit Hilfe des MTU Plus Laser Powder Cladding werden abgenutzte Schaufelspitzen wieder repariert. „Beim militärischen EJ200-Programm haben wir umfassende Fähigkeiten in den Bliskreparaturen entwickelt, von denen jetzt auch unsere zivilen Kunden profitieren“, sagt Bernd Stimper, Senior Manager Blisk Repair. „Die anspruchsvollen Blisktechnologien können wir auf zivile Antriebe übertragen, zum Beispiel auf die Typen PW300, PW500, PW6000, GP7000 und GE90.“ Anspruchsvoll ist auch das Hochtemperaturlötverfahren, das MTU-Spezialisten für die Reparatur des Turbinenzwischengehäuses (TCF) im A380-Antrieb GP7000 entwickeln. „Wir haben das Bauteil ausgelegt und kennen seine Beanspruchung“, sagt Hans Banhirl vom Repair Engineering GP7000. Die Herausforderung: Im TCF kommt ein neuer Werkstoff zum Einsatz, für den es bislang kein geeignetes Reparaturverfahren gab. „Reparaturschweißen kam nicht in Frage, weil sich in der hochwarmfesten Nickelgusslegierung Risse bilden würden“, erläutert Karl-Heinz Manier vom Repair Development. Unter seiner Leitung forschte ein Expertenteam an einem Lötwerkstoff und einem optimalen Wärmebehandlungszyklus, der zu einer hohen Festigkeit führt – mit Erfolg. Banhirl: „Unser neues Verfahren steht zur Serieneinführung des GP7000 zur Verfügung.“ „Reparieren statt Ersetzen“ lautet auch die Devise der MTU Maintenance Hannover. Dort verantwortet Dr. Frank Seidel die Reparaturentwicklung: „MTU Plus Repair heißt der Markenname für unsere innovativen Reparaturverfahren, mit denen wir flexibler auf individuelle Kundenwünsche eingehen können. MTU Plus Repair erfüllt anspruchsvolle Kriterien wie verbesserte Lebensdauer Das Balance Stripping-Verfahren wird in der Galvanik in Hannover durchgeführt. und Funktion.“ Zu diesen Verfahren gehört das MTU Plus Balance Stripping, ein elektrochemischer Entschichtungsprozess. Der Clou: Die Entschichtung erfolgt für jede Schaufel separat. Der Messroboter der hochwertigen Maschine, die seit 2006 im Einsatz ist, vermisst jede Schaufel, um zu ermitteln, wie dick die Schichten sind und wie lange sie in den chemischen Bädern behandelt werden muss. „Es wird nur so viel von den alten Schichten entfernt, wie erforderlich ist“, erläutert Seidel. „Das schont die Wandstärke. Die Schaufeln sind dadurch mehrfach reparabel und erhalten ein zweites, drittes oder viertes Leben. Das verschafft unseren Kunden Kostenvorteile bei höchster Qualität.“ Das gilt auch für das MTU Plus Laser Powder Cladding: Mittels Schweißen werden die abgenutzten Spitzen von Hochdruckturbinenschaufeln repariert. Mit einem Laserstrahl wird Metallpulver, das bei 1.500 Grad Celsius schmilzt, auf das Bauteil aufgetragen. Die Schweißwulst wird anschließend präzise abgeschliffen. Dabei wird eine Qualität erreicht, die mit manueller Arbeit nicht zu erzielen wäre. Die selbstentwickelte vollautomatische Maschine garantiert Prozessstabilität. Seidel: „Mit lückenlosen Kontrollen, zum Beispiel mit Röntgen, stellen wir sicher, dass nur Teile in bester Qualität in das Triebwerk eingebaut werden.“ Die Reparaturentwicklungsaktivitäten an den MTU-Standorten werden zentral koordiniert, um Synergien zu nutzen – beispielsweise bei den Industriegasturbinen LM2500 und LM6000, die von den Flugtriebwerken CF6-6 und CF6-80C2 abgeleitet sind. Verfahren für die LM-Serie, die wir bei der MTU Mainte- Mit der fünfachsigen Fräsmaschine – hier in Ludwigsfelde – erhalten verformte Schaufeln vollautomatisch ihre alte Kontur wieder zurück. nance Berlin-Brandenburg entwickeln, können auch in Hannover bei CF6-Triebwerken angewendet werden“, sagt Christian Hornig, Mitarbeiter in der Reparaturentwicklung am MTU-Standort Ludwigsfelde. Eine Stärke des Standorts ist das vollautomatische adaptive Rekonturieren von verformten Schaufeln der LM-Serie. Was früher zeitintensiv manuell geschliffen werden musste, leistet heute eine fünfachsige Fräsmaschine mit ausgeklügelter Software. „Die Herausforderung, die wir zu meistern hatten, ist die Geometrie-Individualität der Schaufeln aus dem laufenden Betrieb – jede ist anders abgenutzt“, führt Hornig aus. Die Maschine erfasst die Ist- Kontur und gleicht sie mit der Originalkontur der Schaufel ab. Aus den Ist- und Solldaten generiert sie ein vollautomatisches Fräsprogramm. Hornig: „Die Automatisierung spart Zeit und Kosten, so dass wir das Reparaturverfahren günstig anbieten können.“ Um die Instandhaltungskosten pro Flugstunde für die Kunden weiter zu reduzieren, werden die Reparaturen kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert. „Ein Schwerpunkt ist der Ausbau unseres Teilereparaturgeschäfts“, sagt Kriegl. „Wir wollen überproportional wachsen und werden verstärkt neue Reparaturen einführen.“ Ihr Ansprechpartner zu diesem Thema: Bernd Kriegl +49 89 1489-3315 Bilderdownloads zu diesem Artikel unter: http://www.mtu.de/107Reparatur 12 REPORT REPORT 13
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