CH698140B1 - Verfahren zur Digitalisierung dreidimensionaler Bauteile. - Google Patents

Abstract

In einem destruktiven Verfahren wird ein dreidimensionales Bauteil (1) mit einer Aussengeometrie und einer Innengeometrie digitalisiert. An der Aussenoberfläche des Bauteils (1) werden dreidimensionale Markierungskörper (30) angebracht. Die Aussengeometrie des Bauteils (1) mit den Markierungskörpern (30) wird sodann mit geeignetem Verfahren digitalisiert und ein Referenzdatensatz erstellt. Das Bauteil (1) wird in Segmente zerlegt, sodass alle Konturen der Innengeometrie offengelegt sind, wonach diese Segmente digitalisiert werden. Die digitalen Datensätze der Segmente werden schliesslich mit Hilfe des Referenzdatensatzes des Bauteils (1) mit Markierungsgeometrien (30) im Raum und zueinander korrekt ausgerichtet und zusammengesetzt. Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Digitalisierung von Bauteilen (1) aus schwer durchstrahlbaren Werkstoffen und/oder mit grossen Wandstärken.

Description

  Technisches Gebiet

  

[0001]    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Digitalisierung dreidimensionaler Bauteile, die eine bestimmte Aussengeometrie sowie eine bestimmte, von aussen nicht vollständig sichtbare Innengeometrie aufweisen, und insbesondere von Bauteilen, die aufgrund ihres Werkstoffs schwer durchstrahlbar sind.

Stand der Technik

  

[0002]    Die Digitalisierung dreidimensionaler Komponenten wird unter anderem bei der Weiterentwicklung von Bauteilen und Neuherstellung von gleichen oder ähnlichen Bauteilen eingesetzt. Sind für ein bestehendes Bauteil, das weiterzuentwickeln oder neu herzustellen ist, keine Designdaten, wie sie beispielsweise für CAD (Computer aided design) verwendet werden, für deren Form und Dimension vorhanden, wird das Bauteil vermessen, um einen dreidimensionalen Datensatz zu erstellen. Für eine Neuherstellung des Bauteils wird der Datensatz mittels bekannter Produktionsverfahren wie zum Beispiel CNC-Bearbeitung oder Giessen verwendet.

   Bei einer Weiterentwicklung, auch "Re-engineering" oder "Upgrading" genannt, wird das Bauteil zunächst weiterentwickelt, indem der dreidimensionale Datensatz in geeigneter Weise abgeändert wird und das Bauteil gemäss des geänderten, neuen Datensatzes hergestellt wird.

  

[0003]    Digitalisierungsverfahren für die Aussengeometrie eines Bauteils sind aus vielen Dokumenten und gewerblich angewendeten Verfahren bekannt. Für Komponenten mit von aussen sichtbaren Oberflächen wird eine Anzahl von räumlichen Koordinaten, also dreidimensionalen Daten, aufgenommen und mit Hilfe numerischer Verfahren zu einem virtuellen Modell des Bauteils, auch unter dem Begriff "Polygonmodell" bekannt, zusammengesetzt.

  

[0004]    Ein bekanntes Verfahren zur Aufnahme der Aussengeometrie eines Bauteils ist das optische Scannen, wie es beispielsweise in DE 19 613 978 offenbart ist. Hier werden die Oberflächen eines Bauteils aus verschiedenen Perspektiven, das heisst aus verschiedenen Aufnahmepositionen und in verschiedenen Sichtwinkeln zur Aussenoberfläche des Bauteils optisch vermessen. Die Vermessung erfolgt hierbei kontinuierlich, indem eine sehr hohe Dichte von Messpunkten aufgenommen wird. Danach werden die aufgenommenen Einzelbilder rechnerisch zu einem dreidimensionalen, virtuellen Modell zusammengesetzt. Um zu ermöglichen, dass die Zusammensetzung der Einzelbilder auch korrekt ist, werden vor der optischen Vermessung auf der Oberfläche des Bauteils Referenzmarkierungen angebracht. Dieses Verfahren setzt voraus, dass sämtliche Konturen entlang direkter Sichtlinie erkennbar sind.

   Verdeckte oder beschattete Konturen, wie zum Beispiel komplexe Konturen mit Hinterschnitten und insbesondere Innengeometrien können hingegen nicht aufgenommen werden.

  

[0005]    Bei Komponenten mit bestimmter und komplexer, innerer Struktur wie zum Beispiel einem Teil eines Automotors oder einem Teil für eine Gasturbine, das eine bestimmte Innengeometrie zwecks Kühlung des Teils aufweist, ist für die Bestimmung der Aussen- sowie Innengeometrie ein besonderes Verfahren notwendig.
Hier wird allgemein zwischen zerstörenden und zerstörungsfreien Digitalisierungs-Methoden unterschieden.
Ein zerstörungsfreies Verfahren, wie beispielsweise aus US 5 848 115 bekannt, umfasst die Verwendung der Computer-Tomographie zur Aufnahme einer Vielzahl von zweidimensionalen Schnittbildern des Bauteils. Aus den Schnittbildern wird eine sogenannte Punktewolke aus Koordinaten der Innen- und Aussenoberfläche des Bauteils generiert.

   Die Anwendung dieses Verfahrens ist auf Bauteile aus leicht durchstrahlbaren Werkstoffen mit einer geringen Werkstoffdichte und/oder einer geringen Wandstärke beschränkt. Bei einer Anwendung auf Bauteile mit schwer durchstrahlbaren Werkstoffen hingegen, die selbst von langsamen oder schnellen Neutronen nur schwer durchdringbar sind, wird durch die Computer-Tomographie eine ungenügende Genauigkeit der Innengeometrie erreicht. Dies ist zum Beispiel bei Superlegierungen auf Nickel- oder Kobaltbasis sowie anderen metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen mit einem Gewichtsanteil von Legierungselementen mit einem Atomgewicht von über 40 g/mol der Fall. Schliesslich ist die Computer-Tomographie aufgrund hoher Kosten und grossem Aufwand zur Realisierung in der Industrie zur Digitalisierung von schwer durchstrahlbaren Bauteilen nur begrenzt anwendbar.

  

[0006]    DE 10 241 752 offenbart ein zerstörungsfreies Verfahren zur dreidimensionalen, optischen Vermessung eines mittels photogrammetrischer Methode, in dem eine beschränkte Anzahl diskreter Oberflächenpunkte des Objektes bemessen werden. Es werden eine Anzahl Bilder der Aussengeometrie aus verschiedenen Perspektiven aufgenommen, also aus verschiedenen Positionen des optischen Aufnahmegerätes bezüglich des Objektes. Die zu vermessende Oberfläche des Objekts ist hierfür mit flächigen, d.h. zweidimensionalen, Referenzmarkierungen versehen.

  

[0007]    US 5 880 961 offenbart ein zerstörendes Verfahren zur dreidimensionalen Aufnahme eines Bauteils. Das zu digitalisierende Bauteil wird in einen Polymerblock eingegossen, sodass ein Kontrast zwischen Bauteil und Polymer entsteht. Der Polymerblock samt Komponente wird schichtweise abgetragen, wobei die zweidimensionalen Schnitte nach jeder Abtragung digitalisiert werden. Die Abtragung wird ohne Kühlung des Polymerblocks durchgeführt. Eine Kühlung mit Flüssigkeit würde die genaue Aufnahme der zweidimensionalen Schnittdaten verunmöglichen. Dieses Verfahren ist deshalb nur auf Bauteile aus Werkstoffen mit geringer Festigkeit anwendbar, die ohne Kühlung spanend bearbeitet werden können, ohne dass grosse Zerspanungskräfte entstehen.

   Das Verfahren ist nicht auf Bauteile aus hochfesten Werkstoffen, die aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung schwer durchstrahlbaren sind, anwendbar.

Darstellung der Erfindung

  

[0008]    Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Digitalisierung von dreidimensionalen Komponenten zu schaffen, das auch bei Komponenten mit komplexer Innengeometrie und aus schwer durchstrahlbaren Werkstoffen und/oder mit grossen Wandstärken anwendbar ist. Das Verfahren soll unter anderem auf Bauteile anwendbar sein, die heissen Gasen in Gasturbinen ausgesetzt sind. Zusätzlich soll das Verfahren im Vergleich zu bekannten Verfahren kostengünstig sein.

  

[0009]    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein zerstörendes Verfahren zur dreidimensionalen Digitalisierung mit folgenden Schritten gelöst:
- An einem zu digitalisierenden Bauteil werden an der Aussenoberfläche des Bauteils dreidimensionale Markierungskörper angeordnet, die als dreidimensionale Referenzgeometrien dienen.
- Die Aussenoberfläche des Bauteils inklusive der dreidimensionalen Markierungskörper wird digitalisiert, wodurch ein digitalisierter Datensatz für die Aussenoberfläche des Bauteils mit Markierungskörpern als Referenzmodell gebildet wird.
- Das zu digitalisierende Bauteil wird in mehrere Segmente zerlegt, sodass alle Innengeometrien offengelegt sind, indem die einzelnen Segmente jeweils nur Konturen aufweisen,

   die von aussen entlang direkter Sichtlinie sichtbar und für das Digitalisierungsverfahren von einem optischen Aufnahmegerät erfassbar sind.
- Die Segmente werden mittels eines geeigneten Verfahrens digitalisiert, wobei der für jedes Segment resultierende Datensatz jeweils Daten für alle Oberflächen des Segments inklusive der Markierungskörper enthält.
- Die digitalen Daten der Segmente des zerlegten Bauteils werden mit Hilfe der digitalisierten Markierungskörper am unzerstörten Referenzmodell ausgerichtet und zusammengesetzt. Die dreidimensionalen Markierungskörper dienen somit zur korrekten Ausrichtung der Segmente im Raum. Die sechs Freiheitsgrade, das heisst drei für die Translationen und drei für die Rotationen, sind für jedes einzelne Segment bestimmt.

  

[0010]    Zweckmässigerweise wird die Zerlegung des Bauteils so gewählt, dass sämtliche Innengeometrien freigelegt werden und alle Konturen direkt für eine Digitalisierung sichtbar und keine Hinterschnitte mehr vorhanden sind.

  

[0011]    Die Markierungskörper werden insbesondere in jenen Bereichen des Bauteils angebracht, die entlang einer oder mehr der drei kartesischen Achsenrichtungen oder entlang einer der drei Rotationsrichtungen keine oder nur geringe Konturveränderungen aufweisen. Dies ermöglicht eine eindeutige, korrekte Ausrichtung der Segmente zueinander.

  

[0012]    Vorzugsweise werden an jedem der Segmente, die geringe Konturveränderungen entlang einer Achse aufweisen oder rotations- oder spiegelsymmetrisch sind, jeweils mindestens drei Markierungskörper angebracht, um eine eindeutige Ausrichtung der Segmente im Raum zu gewährleisten.

  

[0013]    Beim erfindungsgemässen Verfahren handelt es sich um ein zerstörendes Verfahren, wobei das zu digitalisierende Teil nur in grobe Teile unterteilt wird und durch den Schneidvorgang nur Material von der Dicke des Schneidwerkzeugs zerstört wird.

  

[0014]    Die Zerlegung dient dazu, sämtliche Konturen des Bauteils, die am unversehrten Objekt nicht direkt sichtbar sind, wie zum Beispiel Teile einer Kühlgeometrie im Innern des Bauteils oder Konturen in einem Hinterschnitt sichtbar zu machen.

  

[0015]    Die Zerlegung des Bauteils wird mit einem für den Werkstoff des Bauteils und die gewünschte Grösse und Form der resultierenden Segmente geeignetem Schneidvorgang ausgeführt, beispielsweise durch Drahterosion.

  

[0016]    Werden die Segmente sodann einzeln digitalisiert, müssen diese wieder digital zusammengesetzt werden. Weist das Bauteil Partien auf, die in einer gegebenen Achsenrichtung keine bedeutenden Konturveränderungen aufweist, ist eine Ausrichtung der Einzelteile im Raum und zueinander nur dann möglich, falls Anhaltsdatenpunkte vorhanden sind, welche eine eindeutige, korrekte Ausrichtung ermöglichen. Hierzu dienen die an einem digitalisierten Referenzmodell des Bauteils angebrachten Markierungskörper, die an der Oberfläche des Referenzmodells angeordnet sind, wobei pro Segment gegebenenfalls mindestens drei Markierungskörper angebracht werden und im digitalen Datensatz des Referenzmodells enthalten sind.

  

[0017]    Das Referenzmodell dient ferner in einer Variante des Verfahrens dazu, Lücken im Datensatz, die auf fehlendes Material aufgrund des Schneidvorgangs zurückzuführen sind, digital wieder auszufüllen.

  

[0018]    Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich insbesondere für die Digitalisierung von Gasturbinenteilen, die eine Kühlgeometrie im Innern enthalten. Das Verfahren eignet sich auch für irgend andere Bauteile, wie beispielsweise Teile eines Automobils, insbesondere eines Motors.

  

[0019]    Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich insbesondere für die Digitalisierung von Bauteilen aus Werkstoffen hoher Dichte und deshalb mittels hochenergetischer Strahlung nur schwer durchstrahlbar sind. Es eignet sich auch für Bauteile, die aufgrund der Dichte ihres Werkstoffs und/oder aufgrund der Wandstärken des Bauteils, mittels hochenergetischer Strahlung nur schwer durchstrahlbar sind. Insbesondere eignet sich das Verfahren für Bauteile aus Nickel- oder Kobaltbasissuperlegierungen, wobei deren Morphologie der Mikrostruktur beliebig sein kann, d.h. einkristallin, gerichtet erstarrt oder polykrystallin. Ferner eignet sich das Verfahren für Bauteile mit grossen Wandstärken aus beliebigem Werkstoff sowie für Bauteile aus Eisenwerkstoffen, wie zum Beispiel Stahl, Stahlguss oder Gusseisen.

   Es eignet sich für Bauteile aus Nicht-Eisenmetallen wie zum Beispiel Aluminium, Magnesium oder Titan und Legierungen dieser Metalle.

  

[0020]    Das erfindungsgemässe Verfahren bedingt, dass die Zerlegung der Bauteile so gestaltet ist, dass die resultierenden Segmente je mindestens eine Partie enthalten, die Teil der Aussenoberfläche des ursprünglichen, unversehrten Bauteils ist.

  

[0021]    Die Markierungskörper können eine beliebige, geeignete Form aufweisen. Beispielsweise sind sie zylinder-, kegel- oder pyramidenförmig ausgebildet. Auf jeden Fall müssen sie jedoch dreidimensional sein und als solche von der Aussenoberfläche der Komponente vorstehen, um eine korrekte Ausrichtung der Teile im Raum zu ermöglichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

  

[0022]    Es zeigen
<tb>Fig. 1a und 1b<sep>eine zu digitalisierende Komponente am Beispiel einer Gasturbinenschaufel. Davon zeigt Fig. 1adie Aussengeometrie und Fig. 1bdie Innengeometrie des Bauteils,


  <tb>Fig. 2<sep>das zu digitalisierende Bauteil von Fig. 1amit an der Aussenoberfläche angebrachten Markierungskörper. In digitalisierter Form dient dieses Bauteil als Referenzmodell zur Zusammensetzung der digitalisierten Segmente gemäss Fig. 3aund 3b,


  <tb>Fig. 3a<sep>ein Beispiel einer Zerlegung des Bauteils von Fig. 1a in Segmente, in diesem Beispiel umfassend den Schaufelfuss, das Schaufelblatt und die Schaufelspitze mit Schaufeldeckband, wobei diese Teile je längs in einer Richtung von Schaufelfuss zu Schaufelspitze zerlegt sind,


  <tb>Fig. 3b<sep>die Schnittlinie der Zerlegung in einem Schnitt gemäss III-III durch das Bauteil in Fig. 3a,


  <tb>Fig. 4<sep>eine schematische Darstellung der Verfahrens- und Rechenschritte.

Ausführung der Erfindung

  

[0023]    Das erfindungsgemässe Verfahren wird anhand der Digitalisierung einer handelsüblichen Gasturbinenschaufel erläutert.

  

[0024]    Fig. 1a zeigt eine Seitenansicht einer Gasturbinenschaufel 1 mit einem Schaufelfuss 2, einem Schaufelblatt 3, das eine Hinterkante 4 und Vorderkante 5 aufweist, sowie an einer Schaufelspitze 6 ein Schaufeldeckblatt 7 mit Schneiden 8. Der Schaufelfuss 2 ist in der Form eines Tannenbaums ausgeführt mit mehreren Ausbuchtungen 9 und einer Nut 10. Das Schaufelblatt 3 kann beispielsweise in seiner Längserstreckung gerade oder gekrümmt ausgeführt sein und/oder entlang seiner Schaufellängsachse eine Verwindung aufweisen.

  

[0025]    Fig. 1b zeigt von der Gasturbinenschaufel 1 aus Fig. 1adie Innengeometrie, die durch einen Längsschnitt entlang einer Schaufellängsachse und ungefähr parallel zur Schaufelblattfläche offengelegt ist. Die Innengeometrie weist eine Mehrzahl von Kühlkanälen 20 auf, die entweder durch die Vorderkante 5 oder die Hinterkante 4 und eine Kanalwand 21 oder durch zwei Kanalwände 21 gebildet werden. Die Kanalwände 21 erstrecken sich vom Bereich der Schaufelspitze 6 bis zum Schaufelfussende, das der Schaufelspitze entgegengesetzt ist. Von den Kühlkanälen 20 führen Ausblaslöcher 22 durch das Schaufeldeckband 7 aus der Schaufel hinaus. An der Hinter- sowie Vorderkante 4, 5 führen ebenfalls Kühlkanäle 23, 24 zur äusseren Oberfläche des Schaufelblatts. Schliesslich sind die Kühlkanäle 21 mit Rippen 25 versehen.

  

[0026]    Fig. 4 stellt schematisch den schrittweisen Ablauf des erfindungsgemässen Digitalisierungsverfahrens dar. Schritte I und III entsprechen den im Folgenden beschriebenen Fig. 2, 3a und 3b.

  

[0027]    Fig. 2 zeigt die Gasturbinenschaufel 1 aus Fig. 1a, an der hier an Schaufeldeckband 6, Schaufelblatt 3 sowie Schaufelfuss 2 jeweils mehrere Markierungskörper 30 gemäss Schritt I in Fig. 4angebracht worden sind. Die Markierungskörper 30 sind hier pyramidenförmig ausgebildet. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Digitalisierung des Bauteils setzt voraus, dass ein Markierungskörper dreidimensional ausgeführt ist und von der Oberfläche des Bauteils hervorsteht. Als solches kann ein Markierungskörper 30 beispielsweise auch eine zylindrische, kegelförmige, quaderförmige, halb-sphärische oder eine beliebig andere dreidimensionale Form aufweisen, die für eine einfache Herstellung und Anbringung an der Aussenoberfläche geeignet ist. Es sind auch Aussparungen als Markierungskörper möglich, beispielsweise eine Aussparung mit einer Zuspitzung an ihrem Ende.

   Vorzugsweise sind jedoch die Markierungskörper oder Markierungsaussparungen nicht rotationssymmetrisch.

  

[0028]    Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird zunächst das zu digitalisierende Bauteil mit den Markierungskörpern versehen. Sie werden dabei an jenen Partien des Bauteils angebracht, die über eine gegebene Teilfläche der Aussenoberfläche entlang einer der drei Achsrichtungen im Raum oder entlang einer der drei Rotationsrichtungen nur geringe oder gar keine Veränderungen aufweist. Diese Partien wären sonst nicht eindeutig bezüglich einer angrenzenden Partie auszurichten. Am Beispiel der Gasturbinenschaufel sind die Markierungskörper insbesondere am Schaufelblatt anzubringen.

  

[0029]    In einer bevorzugten Variante des Verfahrens werden die Markierungskörper so angebracht, dass die aus der Zerlegung des Bauteils resultierenden Segmente genügend viele, jedoch mindestens drei Markierungskörper aufweisen.

  

[0030]    In einer weiteren bevorzugten Variante des Verfahrens werden die Markierungskörper auf der Oberfläche des Bauteils so verteilt, dass der räumliche Abstand zwischen ihnen möglichst gross ist und die Markierungskörper möglichst nicht auf einer Linie liegen.

  

[0031]    Gemäss Schritt II in Fig. 4wird erfindungsgemäss die Aussenoberfläche des Bauteils inklusive der Markierungskörper digitalisiert. Die Digitalisierung wird beispielsweise mittels optischer Scanner durchgeführt. Hierzu wird eine gewählte Partie der Aussenoberfläche mittels digitaler Kameras optisch aus verschiedenen Positionen erfasst. Dieser Schritt ist für sich alleine ein Standardverfahren. Es ist aber auch möglich, für diesen Schritt II andere bekannte Digitalisierungsverfahren einzusetzen, wie zum Beispiel Laser-Scannen oder berührend arbeitende Koordinatenmessverfahren.

  

[0032]    Jedes geeignete Digitalisierungsverfahren erzeugt eine so genannte Punktewolke des Bauteils im Raum. Jeder Punkt dieser Punktewolke hat drei räumliche Koordinaten. Je nach Auflösung des gewählten Verfahrens entsteht dadurch ein mehr oder weniger grobes Abbild des dreidimensionalen Bauteils. Dieses Abbild besitzt allerdings keine Oberfläche. Die Bauteiloberfläche wird durch die so genannte Polygonisierung, das heisst eine Verbindung von einer gegebenen Anzahl Punkten mit einem Polygon mit genau so vielen Ecken, rekonstruiert. In der Regel werden für dieses Verfahren Dreiecke verwendet, so dass man auch von einer Triangulation spricht.

  

[0033]    Fig. 3a und 3b zeigen gemäss Schritt III ein Beispiel einer Zerlegung des zu digitalisierenden Bauteils.

  

[0034]    Als nächster Schritt III wird die Gasturbinenschaufel 1 entlang der gestrichelten Linien 32-36 zerlegt, beispielsweise mittels Drahterosionsschneiden (EDM), Wasserstrahlschneiden oder eines weiteren geeigneten Trennverfahrens, sodass die gesamte Innengeometrie der Schaufel offengelegt ist und entlang direkter Sichtlinien erfassbar ist. Die Anzahl notwendiger Zerlegungsschnitte durch das Schaufelblatt hängt vom Grad der Verwindung und Krümmung des Schaufelblatts entlang der Längsachse ab. Nach der Zerlegung dürfen keine Konturen der Innengeometrie mehr verdeckt sein. Die Schnitte entlang der Linien 32, 35 und 36 legen die Kühlgeometrie des Schaufeldeckbandes 7 mit Ausblaslöchern 22 und des Schaufelblattes 3 mit Kühlkanalwänden 21 und Kühlungskanälen 21, 23, 24 offen, wobei die Schnitte entlang der Linien 33 und 34 die Kühlkanäle im Schaufelfuss 2 offen legen.

  

[0035]    Vorzugsweise weist jedes Segment mindestens drei Markierungskörper 30 auf.

  

[0036]    Gemäss Schritt IV werden sodann alle aus der Zerlegung resultierenden Schaufelsegmente inklusive Markierungskörper digitalisiert, vorzugsweise mittels gleichem Verfahren wie in Schritt II.

  

[0037]    Gemäss Schritt V werden die Datensätze aller Segmente rechnerisch zusammengesetzt. Die Markierungskörper dienen nun der korrekten Ausrichtung der Segmente im Raum, indem die räumliche Position mit dem digitalisierten Modell der unzerteilten Schaufel, das heisst dem Referenzmodell aus Schritt II, in Übereinstimmung gebracht wird. Nach der korrekten Ausrichtung der Segmente kann das dreidimensionale, virtuelle Referenzmodell gelöscht werden.

  

[0038]    In einer Variante des erfindungsgemässen Verfahrens werden in einem zusätzlichen Schritt VI schliesslich die Partien des Bauteils, die durch das Schneidverfahren zerstört worden sind und an den Segmenten fehlen, wieder hergestellt. Hierzu müssen Flächen, die durch das Zerlegen des Bauteils neu entstanden sind, zuerst gelöscht werden, damit anschliessend die Lücken den einzelnen Segmenten flächenbasiert wieder angeschlossen werden können.

Bezugszeichenliste

  

[0039]    
<tb>1<sep>Gasturbinenschaufel


  <tb>2<sep>Schaufelfuss


  <tb>3<sep>Schaufelblatt


  <tb>4<sep>Schaufelhinterkante


  <tb>5<sep>Schaufelvorderkante


  <tb>6<sep>Schaufelspitze


  <tb>7<sep>Schaufeldeckband


  <tb>8<sep>Schneiden


  <tb>9<sep>Ausbuchtungen


  <tb>10<sep>Nut


  <tb><sep>


  <tb>20<sep>Kühlkanäle


  <tb>21<sep>Kanalwände


  <tb>22<sep>Ausblaslöcher


  <tb>23, 24<sep>Kühlungskanäle


  <tb>25<sep>Rippen


  <tb>32-36<sep>Schnittlinien der Zerlegung des Bauteils

Claims (10)

1. Verfahren zur Digitalisierung der Aussen- und Innengeometrie eines dreidimensionalen Bauteils (1) einer Gasturbine oder eines Automobilmotors, gekennzeichnet durch

- ein Anordnen von dreidimensionalen Markierungskörpern (30) an der Aussenoberfläche des zu digitalisierenden Bauteils (1),

- ein Digitalisieren der Aussenoberfläche des Bauteils (1) mit den dreidimensionalen Markierungskörpern (30) mittels optischer Scanner, Laser-Scannern oder eines berührend arbeitenden Koordinatenmessverfahrens und Erstellen eines Referenzdatensatzes,

- eine Zerlegung des zu digitalisierenden Bauteils (1) in zwei oder mehr Segmente zur Offenlegung sämtlicher Innengeometrien des Bauteils (1), sodass alle Flächen der Innengeometrie entlang einer direkten Sichtlinie erfassbar sind, wobei jedes Segment mindestens einen Teil der Aussengeometrie aufweist, und jedes Segment dreidimensionale Markierungskörper so verteilt und angeordnet aufweist, dass jedes Segment eindeutig ausrichtbar ist,

- ein Digitalisieren der Segmente mittels optischer Scanner, Laser-Scannern oder eines berührend arbeitenden Koordinatenmessverfahrens,

- ein Zusammensetzen der aus der Digitalisierung der Segmente resultierenden Datensätze zur Bildung eines Gesamtdatensatzes, der Daten der gesamten Aussen- und gesamten Innengeometrie des Bauteils (1) enthält, wobei die Datensätze der dreidimensionalen Segmente im Raum mittels der dreidimensionalen Markierungskörper (30) und des Referenzdatensatzes ausgerichtet werden.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionalen Markierungskörper (30) in Bereichen des Bauteils (1) angeordnet werden, die entlang einer oder mehrerer kartesischen Achsenrichtungen oder entlang einer der drei Rotationsrichtungen keine Konturveränderungen aufweisen.

3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzmodell des Bauteils mit den dreidimensionalen Markierungskörpern zum Auffüllen von Lücken im Datensatz des zerlegten Bauteils verwendet wird, die auf fehlendes Material aufgrund des Schneidvorgangs zurückführbar sind.

4. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerlegung des Bauteils in dreidimensionale Segmente durch ein geeignetes Trennverfahren wie Drahterosion oder Wasserstrahlschneiden durchgeführt wird.

5. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungskörper (30) pyramidenförmig, zylindrisch, kegelförmig, quaderförmig, sphärisch, halbsphärisch ausgebildet sind.

6. Verfahren gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungskörper (30) von der Aussenoberfläche des Bauteils (1) hervorstehend ausgebildet sind.

7. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungskörper (30) als Aussparung in der Aussenoberfläche des Bauteils (1) ausgebildet sind.

8. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile aus einem Werkstoff aus Nickel- oder Kobaltbasislegierungen sind.

9. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile aus einem Eisenwerkstoff sind.

10. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile aus einem Werkstoff aus Nicht-Eisenmetallen sind.