FertigungsAutomatisierung Roboterunterstützung sichert Flexibilität beim Strahlen von Turbinenschaufeln

Autor / Redakteur: Josef Kraus / Josef-Martin Kraus

Roboter automatisieren Prozessabläufe in der mechanischen Oberflächenbearbeitung trotz Teilevielfalt. Das zeigt sich beim Strahlen von Turbinenschaufeln in einem zweistufigen Prozess. Sensoren erkennen die Schaufelposition im Behälter und starten die teilespezifischen Greiferbewegungen.

Bild 1: Nach 25 s Taktzeit hat die Turbinenschaufel eine verfestigte Oberfläche bei gleichmäßiger Rautiefe. Bild: GDC
Bild 1: Nach 25 s Taktzeit hat die Turbinenschaufel eine verfestigte Oberfläche bei gleichmäßiger Rautiefe. Bild: GDC
( Archiv: Vogel Business Media )

Um die mechanische Oberflächenbearbeitung von Turbinenschaufeln wirtschaftlicher zu gestalten, reicht es eine Automatisierung des Teilehandlings zur Taktzeitverkürzung nicht aus. Sie muss auch auf die unterschiedlichen Schaufeltypen eingehen. Daher hat der Automatisierungsspezialist GDC, ein robotergestütztes Konzept entwickelt, das eine Oberflächenverfestigung bei 14 verschiedenen Schaufelgeometrien in einer Taktzeit von 25 s im Shot-Peening-Verfahren ermöglicht (Bild 1).

Oberflächenqualität bei Schaufeln für Flugzeugturbinen muss stimmen

In dieser Taktzeit wird jede Schaufel von einem Greifer aufgenommen, dem zweistufigen Strahlprozess zugeführt und wieder abgelegt. Jeder angepasste Greifer leistet laut GDC somit einen Beitrag dazu, dass die extrem hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität der Schaufeln für Flugzeugturbinen erfüllt werden.

Der Grund dafür liegt in der hohen Abrasionsbeanspruchung – bei hohen Temperaturen und Drehzahlen bis 10000 min–1. Die Grundeigenschaften liefert daher der Werkstoff Titan, aus dem die Schaufeln hergestellt werden. Das Shot-Peening-Verfahren maximiert dann die mechanischen Oberflächeneigenschaften (Bild 2).

Korund-Strahlen und Shot Peening als zweistufiger Bearbeitungsprozess

So kommt das mechanische Strahlen bei einem Turbinenhersteller als zweistufiger Prozess zur Anwendung. Erst werden die Schaufeln mit Strahlmittel aus Korund bearbeitet, dann erhalten sie ihr Finish im Shot-Peening-Verfahren. Zur Automatisierung der Prozessschritte sind somit Greiferorgane erforderlich, die trotz abrasiver Wirkung der Strahlmittel eine lange Lebensdauer haben sollen, ohne das einheitliche Strahlbild zu beeinträchtigen. Konventionelle Greifer sind dafür ungeeignet. Die Lösung liegt in einem Plexiglasrohr. In dieser transparenten Schutzhülle aus dem Kunststoff PMMA ist der Greifer aus Verschleißschutzgründen untergebracht.

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