Technologie nieuws

Laserstraal repareert aandrijfcomponenten

In het kader van een langdurige samenwerking met Rolls-Royce Deutschland heeft het Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) samen met de Lehrstuhl für Lasertechnik (LLT) van de RWTH Aachen een economisch reparatieproces voor aandrijfcomponenten ontwikkeld. Het proces biedt vooral uitkomst voor de luchtvaart en de machinebouw.

Om de vliegveiligheid te verhogen worden vliegtuigmotoren regelmatig volledig gedemonteerd en nauwkeurig gereviseerd. Door extreme temperatuurs- en drukwisselingen zijn componenten voor de voortstuwing, gemaakt van speciale titaan- en nikkellegeringen, onderhevig aan sterke slijtage. Bovendien kunnen ze tijdens start en landing worden beschadigd door binnengezogen vreemde delen. Speciale reparaties, waarbij versleten materiaal gedeeltelijk werden vervangen, waren in het verleden niet mogelijk Daarom werden niet te repareren onderdelen door compleet nieuwe vervangen, wat leidde tot hoge kosten en toeleveringsproblemen (door de wereldwijd beperkte beschikbaarheid van materialen).

Oplasprocédé
Met behulp van een laser-oplasprocedé is het nu mogelijk om defecte onderdelen voor de voortstuwing te herstellen. Daarbij worden oxidatiegevoelige titaanmaterialen en vervorminggevoelige componenten nauwkeurig, reproduceerbaar en zonder vervorming gelast. Het bij het laser-oplassen verkregen smeltbad wordt door een lokale gasomgeving afgeschermd voor reacties met de omgevingsatmosfeer. Hierdoor is een kostbare gesloten gaskamer overbodig.

Bij deze techniek vormt de laserstraal een lokaal smeltbad aan de oppervlakte van het onderdeel. Met een aangepaste sproeier wordt gelijksoortig metaalpoeder ingebracht. De zo ontstane laag heeft dezelfde mechanische eigenschappen als het onderdeel. Bij het procedé speelt het nieuw ontwikkelde systeem van poedertoevoer, dat het rendement verhoogt en oxidatie tussen de lagen verhindert, een sleutelrol. Dankzij de modulaire opbouw en de compacte bouw zijn er nagenoeg geen grenzen aan het gebruik van de speciale sproeiers. Een ander voordeel van dit procedé ten opzichte van conventioneel lassen zit in de minimale vervorming van het onderdeel door de geringe thermische belasting. Tot slot gebeurt het lassen zonder defecten en eindovergangen.

Verdere ontwikkeling

Parallel aan de procesontwikkeling is een aangepaste installatie van Trumpf voor het laser-oplassen geleverd, die nu in bedrijf is bij Rolls-Royce Deutschland. Dankzij het revisieprocedé kan de fabrikant de tijden voor de totale revisie van de motor aanmerkelijk verkorten bij gelijktijdige daling van de kosten met ongeveer een derde.

Een door het Fraunhofer-Institut opgericht innovatiecluster ‘Integrative Produktionstechnik für energieeffiziente Turbomaschinen’ (TurPro) ontwikkelt het revisieproces voor componenten van straalturbines verder. De techniek wordt ook bruikbaar gemaakt voor stationaire turbines en opent ook nieuwe perspectieven voor de algemene aandrijftechniek en op de lange duur voor de totale machinebouw.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven