DE102018211284A1

DE102018211284A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Entfernen von Beschichtungsmaterial aus Kühlfluidöffnungen eines Bauteils

Info

Publication number: DE102018211284A1
Application number: DE102018211284.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Beck; Jens Dietrich; Oliver Katzurke; Sven Kreuziger; Marcel Krügerke; Andrea Massa; Richard Zimmermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2020-01-09
Also published as: US11898237B2; WO2020011674A1; EP3774165A1; US20210130946A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils, wobei nach dem Beschichtungsschritt eine Wiederöffnung der im Bauteil enthaltenen Kühlfluidkanäle erfolgen muss. Ferner betrifft die Erfindung einer Vorrichtung, die geeignet ist das vorgenannte Verfahren durchzuführen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der Vorrichtung bei der Herstellung oder Instandsetzung eines Bauteils einer Strömungsmaschine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Beschichtungsmaterial aus den Kühlfluidöffnungen eines Bauteils. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Erfindungsmessen Vorrichtung bei der Herstellung oder Instandsetzung eines Bauteils.
Mechanisch stark belastete Bauteile, die einem heißen und korrosiven Medium ausgesetzt sind, wie zum Beispiel Turbinenschaufeln oder andere Turbinenbauteile, sind häufig aus hochwarmfesten Superlegierungen hergestellt und zudem mit aufwendigen korrosions- und/oder oxidationshemmenden Beschichtungen und/oder wärmedämmenden Beschichtungen versehen. Außerdem sind solche Bauteile typischerweise mit internen Kühlfluidkanälen ausgestattet, mit deren Hilfe Kühlluft durch das Bauteil geleitet werden kann, um aufgenommene Wärme rasch abzuführen. Wenn zudem ein Kühlluftfilm über der Oberfläche des Bauteils geschaffen werden soll, damit die Oberfläche nicht unmittelbar dem heißen und korrosiven Medium ausgesetzt ist, weisen die Bauteile Kühlluftlöcher auf, durch die Kühlluft aus dem Inneren des Bauteils ausgeblasen wird.
Beim Aufbringen einer Beschichtung auf ein mit Kühlluftöffnungen versehenes Bauteil werden die Kühlluftlöcher durch das Beschichtungsmaterial zumindest teilweise verschlossen. Sie müssen daher nach Abschluss des Beschichtungsprozesses wieder geöffnet werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass bestimmte Kühlluftlöcher als Referenzlöcher ausgewählt werden und dann vor dem Beschichtungsprozess mittels eines Maskierungsmaterials, auf dem das Beschichtungsmaterial schlecht haftet, verschlossen werden. Nach dem Beschichten wird das Maskierungsmaterial in den Referenzlöchern dann entweder manuell entfernt oder ausgebrannt, falls ein ausbrennendes Maskierungsmittel Verwendung findet. Anschließend wird anhand der Lage der Referenzlöcher die Position der verbleibenden Löcher bestimmt. Anschließend werden die weiteren Löcher beispielsweise mittels eines Laserprogramms wieder geöffnet. Ein Problem hierbei ist jedoch, dass auch bei Vorliegen der Konzeptionsdaten des Bauteils Abweichungen hinsichtlich der Lage und Orientierung der weiteren Kanäle vorhanden sein können. Dies ist zurückzuführen auf beispielsweise unterschiedliche Toleranzen verschiedener Hersteller. Ferner kann es bei den Bauteilen während des Betriebs zu einer Veränderung der Geometrie des Bauteils kommen. Bei der Instandsetzung bereits genutzter Bauteile kann somit nicht gänzlich auf die Konstruktionsdaten vertraut werden.
Bestehende Verfahren und Vorrichtung weisen jedoch das Problem auf, dass auch bei aufwendiger Bestimmung der exakten Position der Kühlfluidöffnungen im beschichten Bereich des Bauteils diese Informationen der exakten Position nach der Beschichtung schlecht einzusetzen sind. Infolge der Beschichtungen werden entsprechende Markierungen der Oberfläche und auch die Kühlfluidöffnungen verdeckt, sodass bislang zunächst manuell einzelne Referenzöffnungen identifiziert werden müssen, die nach manueller Kühlfluidöffnung als Referenzen für ein System zur automatischen Wiedereröffnung der Kühlfluidöffnungen dienen können. Dies ist äußerst arbeits- und zeitaufwendig und verursacht neben den damit resultierenden Kosten auch deutliche Verzögerung bei der Herstellung oder Wiederaufbereitung von entsprechenden Bauteilen.
Somit besteht der Bedarf nach einer Möglichkeit ohne manuelle Schritte automatisiert die exakte Position der Kühlfluidöffnungen nach einem derartigen Beschichtung Schritt bereitzustellen, sodass schneller, günstiger und mit höherer Prozesssicherheit derartiger Herstellerprozesse oder Wiederaufbereitungsprozesse durchgeführt werden können.
Diese Aufgaben werden durch das Verfahren, die Vorrichtung und die Verwendung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, welche weitere Vorteile bereitstellen, die auch zusätzliche Probleme lösen können.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils, wobei das Bauteil einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich mindestens eine Kühlfluidöffnung mit einem sich hieran anschließenden Kühlfluidkanal umfasst, und wobei der erste Bereich mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet werden soll, welches nicht im zweiten Bereich aufgebracht werden soll, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

A) Einbringen des Bauteils in eine erste Vorrichtung, die geeignet mindestens einen Bezugspunkt im zweiten Bereich des Bauteils zu detektieren und die Position mindestens einer Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils zu bestimmen,
B) Detektion des mindestens einen Bezugspunktes im zweiten Bereich des Bauteils und Bestimmung der Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils mittels der ersten Vorrichtung von Schritt A),
C) optional Entfernen von Beschichtungsmaterial, welches im ersten Bereich des Bauteils vorhanden ist,
D) optional Reparatur von mindestens einer Beschädigung im ersten Bereich des Bauteils,
E) Aufbringung des Beschichtungsmaterials im ersten Bereich des Bauteils, wobei die mindestens eine Kühlfluidöffnung zumindest teilweise verschlossen wird,
F) Detektion des mindestens einen Bezugspunktes im unbeschichteten zweiten Bereich des Bauteils und Entfernen des Beschichtungsmaterials im Bereich der mindestens einen Kühlfluidöffnung mittels einer zweiten Vorrichtung, wobei das Bauteil indirekt oder direkt, lösbar mit der zweiten Vorrichtung verbunden ist, wobei die zweite Vorrichtung mindestens eine Detektionsvorrichtung, mindestens eine Haltevorrichtung und mindestens ein Gerät zum Entfernen von Beschichtungsmaterial im Bereich der Kühlfluidöffnungen umfasst, wobei die Haltevorrichtung geeignet ist eine direkte oder indirekte, lösbare Befestigung mit dem zweiten Bereich des Bauteils bereitzustellen,

Überraschenderweise zeigte sich, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine hochgenaue Öffnung der Kühlfluidöffnungen erfolgen kann, ohne dass manuelle Schritte wie die Öffnung von Referenzöffnungen erforderlich sind. Dies vereinfacht und beschleunigt nicht nur das Verfahren, sondern erlaubt auch beispielsweise Daten über das Bauteil zu erhalten, welche später auch beispielsweise im Rahmen der Prozesskontrolle zur eindeutigen Identifizierung und Charakterisierung des Bauteils genutzt werden können.
Während die Bestimmung der Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils mittels einer Messvorrichtung erfolgt, kann die Detektion des mindestens einen Bezugspunktes im zweiten Bereich des Bauteils auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise kann ein Bezugspunkt eine charakteristische Struktur auf dem Bauteil oder Form der Oberfläche des Bauteils darstellen, die mittels einer Messvorrichtung detektiert werden. Jedoch kann der mindestens eine Bezugspunkt beispielsweise auch mechanisch detektiert werden. Beispielsweise kann dies durch Antasten einer spezifischen Stelle im zweiten Bereich des Bauteils erfolgen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da hiermit hochpräzise und zuverlässig mittels einfacher bekannter Mittel eine exakte Aussage über den Bezugspunkt, wie beispielsweise dessen Lage im internen Koordinatensystem der hierzu genutzten Vorrichtung, getroffen werden kann. Auch kann hierbei der Bezugspunkt beispielsweise mittels eines Bestandteils der Vorrichtung in Berührung gebracht werden und hierbei in eine bestimmte Position bewegt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Öffnung von Kühlfluidöffnungen eines beschichteten Bauteils, wobei das Bauteil einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich mindestens eine Kühlfluidöffnung mit einem sich hieran anschließenden Kühlfluidkanal umfasst, und wobei der erste Bereich mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet wurde, welches nicht im zweiten Bereich aufgebracht wurde, wobei die Vorrichtung mindestens eine Detektionsvorrichtung, mindestens eine Haltevorrichtung und mindestens ein Gerät zum Entfernen von Beschichtungsmaterial im Bereich der Kühlfluidöffnungen umfasst, wobei die Haltevorrichtung geeignet ist eine direkte oder indirekte, lösbare Befestigung mit dem zweiten Bereich des Bauteils bereitzustellen, wobei die mindestens eine Detektionsvorrichtung geeignet ist mindestens einen Bezugspunkt im zweiten Bereich zu detektieren, um hiermit die Position des mindestens einen Bezugspunktes zu bestimmen und/oder die Position des Bauteils basierend auf dem Bezugspunkt anzupassen, wobei das Gerät zum Entfernen des Beschichtungsmaterials im Bereich der Kühlfluidöffnungen geeignet ist basierend auf der mittels der Detektionsvorrichtung bestimmten Position und/oder angepassten Position des Bauteils gezielt das Beschichtungsmaterial aus den Kühlfluidöffnungen zu entfernen, um die Funktionsfähigkeit der Kühlfluidkanäle wieder herzustellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Herstellung oder Instandsetzung eines Bauteils einer Strömungsmaschine umfassend ein Fluidstrom, wobei das Bauteil ein ersten Bereich und ein zweiten Bereich umfasst, wobei der erste Bereich des Bauteils mit einer Beschichtung versehen ist und geeignet ist dem Fluidstrom der Strömungsmaschine ausgesetzt zu werden.
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung und der in Verbindung hiermit beschriebenen Abbildungen verwiesen. Die Abbildungen sind hierbei jedoch nur als Verdeutlichung der Erfindung zu verstehen und stellen nur besonders bevorzugte Ausführungsformen und keine Einschränkung der Erfindung dar.
zeigt ein Fließschema des erfindungsgemäßen Prozesses.
In weiteren Ausführungsformen ist die erste Vorrichtung eine Vorrichtung wie die zweite Vorrichtung oder die erste Vorrichtung ist identisch mit der zweiten Vorrichtung. Aufgrund der Möglichkeit das erfindungsgemäße Verfahren mit einer sehr einfach konstruierten Vorrichtung durchzuführen, liegt der Anschaffungspreis der entsprechend Vorrichtung sehr niedrig. Dies erlaubt auch für Schritt B) eine Vorrichtung, wie in Schritt F) genutzt, wirtschaftlich sinnvoll einzusetzen, auch wenn Bestandteile hiervon für Schritt B) nicht erforderlich sind. Dies bietet Vorteile für das Verfahren, da beispielsweise keine Anpassung an ein anderes Bezugssystem/Koordinatensystem einer anderen Anlage vorgenommen werden müssen.
Aufgrund der hohen Genauigkeit bei der Bestimmung der Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils, ist es möglich diese mindestens eine Kühlfluidöffnung als Referenzöffnung zu nutzen, sodass nicht die Position aller Kühlfluidöffnungen bestimmt werden muss. Dies beschleunigt das Messverfahren deutlich. In weiteren Ausführungsformen dient die mindestens eine Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils in Schritt B) als Referenzöffnung, anhand derer die Position mindestens einer weiteren Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils abgeleitet wird.
Wie bereits oben ausgeführt wurde, ist die mechanische Detektion des Bezugspunktes überraschenderweise besonders vorteilhaft. Insbesondere die Zuverlässigkeit, Geschwindigkeit und Genauigkeit sind hierbei besonders gut. In weiteren Ausführungsformen erfolgt das Detektieren des mindestens einen Bezugspunktes daher vorzugsweise durch Antasten des Bezugspunktes. Beispielsweise kann hierbei die mechanische Detektion unter Verwendung eines 6-Punkt-Nests im zweiten Bereich des Bauteils erfolgen. In weiteren Ausführungsformen umfasst der mindestens eine Bezugspunkt mindestens ein 6-Punkt-Nest.
Ferner hat sich gezeigt, dass mittels der Detektion des mindestens einen Bezugspunktes eine vorteilhafte Ausrichtung des Bauteils erfolgen kann. Beispielsweise kann unter Zuhilfenahme der Konstruktionsdaten die Ausrichtung des Bauteils dahingehend verbessert werden, dass das Gerät zur Entfernung des Beschichtungsmaterials im Bereich der Kühlfluidöffnungen mit einem verbesserten Winkel eingesetzt werden kann. Somit kann beispielsweise eine verbesserte Qualität der letztendlich erhaltenen Kühlfluidöffnungen und somit auch der Strömungen des Kühlfluids, welche durch den Kühlfluidkanal geleitet werden, erzielt werden. In weiteren Ausführungsformen erfolgt basierend auf dem Detektieren des mindestens einen Bezugspunktes in Schritt B) und/oder F) eine Ausrichtung des Bauteils in der ersten Vorrichtung und/oder der zweiten Vorrichtung im jeweiligen Schritt. Insbesondere ist es bevorzugt, dass eine entsprechende Ausrichtung in Schritt F) erfolgt.
Es zeigte sich, dass die direkte oder indirekte lösbare Befestigung des Bauteils in der ersten Vorrichtung und/oder zweiten Vorrichtung in vielfältiger Form umgesetzt werden kann. Besonders vorteilhaft erwiesen sich Befestigungen, bei denen entweder direkt eine Haltevorrichtung in der Vorrichtung vorhanden ist, die die Oberfläche des zweiten Bereichs des Bauteils berührt. Oder bei der im Inneren der Vorrichtung Befestigungsmittel vorgesehen sind, an denen eine Haltevorrichtung, die an dem Bauteil befestigt wurde, fixiert werden können. In weiteren Ausführungsformen wird die direkte, lösbare Befestigung des Bauteils in der ersten Vorrichtung und/oder der zweiten Vorrichtung mittels einer Haltevorrichtung erzielt, die Bestandteil der ersten Vorrichtung und/oder zweiten Vorrichtung ist und die Oberfläche des zweiten Bereichs des Bauteils berührt, und/oder die indirekte, lösbare Befestigung des Bauteils mittels einer Haltevorrichtung erzielt, die temporär mit der ersten Vorrichtung und/oder zweiten Vorrichtung verbunden wird und den zweiten Bereich des Bauteils berührt. Typischerweise ist es bevorzugt, dass die für die vorgenannte indirekte, lösbare Befestigung eingesetzte Haltevorrichtung nur für die Zeit des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Vorrichtung wie der ersten Vorrichtung und/oder zweiten Vorrichtung verbunden ist. Hierbei können beispielsweise mobile Haltevorrichtungen eingesetzt werden, die für den Herstellprozess oder Instandsetzungsprozess mit dem Bauteil verbunden und mit diesem Bauteil zwischen verschiedenen Stationen des Prozesses bewegt werden. Insbesondere der Einsatz einer mobilen Haltevorrichtung erwies sich typischerweise als vorteilhaft. Hierbei wird das Bauteil an der Haltevorrichtung befestigt, welche wiederum temporär insbesondere in der erfindungsgemäßen Vorrichtung fixiert wird. Hiermit wird typischerweise zumindest eine grundlegende Position und Ausrichtung des Bauteils auch bei zwischenzeitlicher Entnahme des Bauteils aus der Vorrichtung beizubehalten.
Zudem wurde beobachtet, dass auch Schäden an den Kühlfluidöffnungen oder am Bezugspunkt bis zu einem gewissen Grad mittels Fitprozessen korrigiert werden können. In weiteren Ausführungsformen werden daher vorzugsweise die in Schritt B) erhaltenen Daten mittels Fitprozessen korrigiert. Insbesondere werden hierbei Korrekturen an der Form des mindestens einen Bezugspunktes und der mindestens einen Kühlfluidöffnung durchgeführt, um beispielsweise Abweichung von der Idealform infolge von Beschädigungen zu korrigieren. Diese erlaubt auch beispielsweise bei der einseitigen Beschädigung der mindestens einen Kühlfluidöffnung eine exakte Bestimmung der beabsichtigten Position der Kühlfluidöffnung.
Ferner hat es sich typischerweise als vorteilhaft erwiesen in Schritt B) erhaltenen Daten zu nutzen, um hiermit einen Datensatz betreffend die relative Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung im Bezug auf den mindestens einen Bezugspunkt zu erstellen. Insbesondere kann hiermit ein einfacher Transfer der Daten auf andere Vorrichtung durchgeführt werden. Beispielsweise wenn die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung nicht identisch sind, insbesondere wenn die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung auch nicht baugleich sind. In weiteren Ausführungsformen wird daher vorzugsweise aus den in Schritt B) erhaltenen Daten die relative Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils in Bezug auf den mindestens einen Bezugspunkt im zweiten Bereich des Bauteils bestimmt.
Beispielsweise kann die relative Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung genutzt werden, um basierend auf der absoluten Position des mindestens einen Bezugspunktes in Schritt F) die absolute Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung in diesem Schritt zu berechnen, auch wenn diese durch die Beschichtung verdeckt ist. In weiteren Ausführungsformen weist das Verfahren die mindestens eine Kühlfluidöffnung eine relative Position in Bezug auf den mindestens einen Bezugspunkt und eine absolute Position in der ersten Vorrichtung in Schritt B) und in der zweiten Vorrichtung in Schritt F) auf, und es wird daher vorzugsweise basierend auf der relativen Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung in Schritt B) und Detektion des mindestens einen Bezugspunktes in Schritt F) die absolute Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung in Schritt F) bestimmt, und es erfolgt basierend auf der absoluten Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung die Entfernung des Beschichtungsmaterials in Schritt F).
Zur Beschleunigung des Verfahrens hatte sich ferner typischerweise als vorteilhaft erwiesen die Positionen nicht aller Kühlfluidöffnungen mittels Messverfahren zu bestimmen, sondern zumindest teilweise zu errechnen. Hierzu wird beispielsweise anhand von vorhandenen Konstruktionsdaten wie CAD-Daten die Position weiterer Kühlfluidöffnungen bestimmt, wobei die Kühlfluidöffnung deren Position real bestimmt wurde als Referenzpunkt dient. Überraschenderweise konnte hiermit hinreichend genau die Position weiterer Kühlfluidöffnung bestimmt werden, wobei für typische Anwendungen keine zu starken Abweichungen von der realen Position auftraten. Dies erlaubt eine deutliche Beschleunigung des Verfahrens ohne die äußerst hohe Präzision des ordnungsgemäßen Verfahrens merklich zu beeinträchtigen. In weiteren Ausführungsformen wird die Position von mindestens einer weiteren Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils durch die mittels der Messvorrichtung erhaltene Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils und der relativen Lage der mindestens einen weiteren Kühlfluidöffnung basierend auf Konstruktionsdaten, wie beispielsweise CAD Daten, bestimmt.
Insbesondere bei einer größeren Zahl derart interpolierte Positionen der weiteren Kühlfluidöffnung hatte sich typischerweise als vorteilhaft erwiesen, ein Kontrollschritt in das Verfahren zu integrieren. Insbesondere kann hierbei manuell oder automatisiert eine oder mehr Kühlfluidöffnung aus den interpolierten Kühlfluidöffnungen ausgewählt werden und deren Position bei dem Messverfahren in Schritt B) ebenfalls bestimmt werden. In weiteren Ausführungsformen wird daher vorzugsweise die Position mindestens einer zusätzlichen Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils in Schritt B) vermessen, um eine mittels der Konstruktionsdaten interpolierte Position einer Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils manuell oder automatisiert, vorzugsweise automatisiert, mit realen Messdaten abzugleichen. Dies erlaubt beispielsweise potentielle Fehler der Konstruktionsdaten zu detektieren, die beispielsweise infolge von zu großen Fertigungstoleranzen des Bauteils entstanden sein können. Die automatisierte Prüfung entsprechender Positionen ermöglicht beispielsweise, dass in einem derartigen Fall das Verfahren dahingehend abgeändert wird, dass die Position sämtlicher Kühlfluidöffnungen in Schritt B) bestimmt wird. In diesem Fall kann auch ohne den Rückgriff auf die Konstruktionsdaten, der in diesem Fall nicht möglich ist, eine erfolgreiche Wiedereröffnung der Kühlfluidöffnungen im ersten Bereich des Bauteils in Schritt F) erfolgen.
Es hat sich ferner typischerweise als vorteilhaft erwiesen vorhandene Regelmäßigkeiten in der Anordnung der Kühlfluidöffnungen bei der Planung des Messverfahrens in Schritt B) einfließen zu lassen. Beispielsweise kann im Falle von reihenweise angeordneten Kühlfluidöffnungen durch geschickte Wahl der interpolierten und real gemessenen Kühlfluidöffnung die Geschwindigkeit des Verfahrens deutlich erhöht werden, ohne jedoch die Genauigkeit merklich zu beeinträchtigen. Beispielsweise ist es typischerweise vorteilhaft, wenn die Reihen mindestens 5 Kühlfluidöffnungen umfassen und die Position von mindestens einer, vorzugsweise zwei, der Kühlfluidöffnungen der jeweiligen Reihe bestimmt wird. In weiteren Ausführungsformen sind die Kühlfluidöffnungen im ersten Bereich des Bauteils zumindest teilweise in der Form von Reihen umfassend mindestens 5 Kühlfluidöffnungen angeordnet und wird zumindest die Position der ersten, vorzugsweise der ersten und der letzten, Kühlfluidöffnung der Reihen mittels der Messvorrichtung der ersten Vorrichtung in Schritt B) bestimmt.
Ferner wurde beobachtet, dass typischerweise im Falle einer Instandsetzung eine verbesserte Qualität bei der Bestimmung der Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung erzielt wird, wenn die zu entfernende Beschichtung im ersten Bereich des Bauteils vor Schritt B) entfernt wird. In weiteren Ausführungsformen erfolgt daher vorzugsweise die Entfernung der Beschichtung im ersten Bereich des Bauteils im Falle einer Instandsetzung vor Schritt B). Typischerweise entfällt hierbei der optionale Schritt C), sofern nicht festgestellt wird, dass weitere Reste Beschichtung vorhanden sind und entfernt werden müssen.
In weiteren Ausführungsformen werden in Schritt B) erhaltene Daten bezüglich der Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung hinsichtlich der Verwendbarkeit geprüft werden und gegebenenfalls wird die Position mindestens einer weiteren Kühlfluidöffnung bestimmt. Insbesondere sollte die mindestens eine Kühlfluidöffnung als Referenzpunkt dienen, um mittels Interpolation die exakte Position der weiteren Kühlfluidöffnung basierend beispielsweise auf Konstruktionsdaten zu erhalten, hatte sich als vorteilhaft erwiesen, die erhaltenen Messdaten der mindestens einen Kühlfluidöffnung zu überprüfen. Sollte beispielsweise infolge von einer Beschädigung die exakte Position der betreffenden Kühlfluidöffnung nicht genau genug bestimmbar sein, so hat es als vorteilhaft erwiesen, wenn in diesem Fall eine alternative Referenzöffnung bestimmt wird.
Zudem hatte sich typischerweise als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Vorrichtung in Schritt B) und die zweite Vorrichtung in Schritt F) das gleiche Koordinatensystem aufweisen. Dies erleichtert deutlich den Transfer der erhaltenen Daten. In weiteren Ausführungsformen weisen vorzugsweise die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung das identische Koordinatensystem auf, mehr bevorzugt sind die die erste Vorrichtung in Schritt B) und die zweite Vorrichtung in Schritt F) baugleiche Vorrichtungen, noch mehr bevorzugt ist es die identische Vorrichtung. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Befestigung des Bauteils zumindest in der Vorrichtung in Schritt F) derart beweglich ist, um Veränderungen der Position des Bauteils zwischen Schritt B) und F) im Bezug auf das Koordinatensystem der Vorrichtung rückgängig zu machen.
Ferner hat es sich typischerweise als vorteilhaft erwiesen die mit der ersten Vorrichtung in Schritt B) erhaltenen Daten zu speichern. Beispielsweise kann die Speicherung hierbei auf einem transportablen Speichermedium oder einer in ein Netzwerk eingebundenen Speichereinheit erfolgen. Nachfolgend kann beispielsweise für Schritt F) die transportable Speichereinheit mit der zweiten Vorrichtung verbunden werden oder die in Schritt B) erhaltenen Daten über eine Netzwerkverbindung von der in das Netzwerk eingebundenen Speichereinheit abgerufen werden. Auch wenn die erste Vorrichtung identisch mit der zweiten Vorrichtung ist, hat es sich typischerweise als vorteilhaft erwiesen die Daten extern zu speichern. Beispielsweise kann hierdurch eine erhöhte Datensicherheit gewährleistet werden und auch bei Beschädigung der Vorrichtung zwischen Schritt B) und F) können die Daten für eine ersatzweise genutzte Vorrichtung genutzt werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich das erfindungsgemäße Verfahren für die Herstellung und Instandsetzung von Bauteilen einer Strömungsmaschine erwiesen. Insbesondere kann hiermit mit der hierbei erforderlichen hohen Präzision und dennoch bei hoher Geschwindigkeit eine Wiedereröffnung der verschlossenen Kühlfluidöffnungen durchgeführt werden. In weiteren Ausführungsformen ist das Bauteil daher vorzugsweise Bestandteil einer Strömungsmaschine und der erste Bereich des Bauteils ist geeignet dem Fluidstrom der Strömungsmaschine ausgesetzt zu werden. Grundsätzlich kann das Bauteil insbesondere jedes mit Kühlfluidöffnungen versehene Bauteil von Strömungsmaschinen sein. Die Kühlfluidöffnungen dienen hierbei typischerweise als Filmkühlungsöffnungen der Kühlung und dem Schutz des entsprechenden Bauteils. In weiteren Ausführungsformen ist das Bauteil daher vorzugsweise eine Schaufel oder ein Hitzeschild. Beispielsweise handelt es sich hierbei um eine Leitschaufeln oder Laufschaufeln. Derartige Leitschaufeln und Laufschaufeln finden sich beispielsweise in der Turbineneinheit von Dampfturbinen und Gasturbinen als Beispiele der Strömungsmaschinen oder auch in der Kompressoreinheit von Turbomaschinen als Beispiele der Strömungsmaschinen. Als besonders belastende Bauteile, welche regelmäßig einer Wartung umfassend das Entfernen einer vorhandenen Beschichtung und die Aufbringung einer neuen Beschichtung unterzogen werden müssen, profitieren diese Bauteile besonders hiervon. In weiteren Ausführungsformen wird das Bauteil daher vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hitzeschilden, Leitschaufeln und Laufschaufeln einer Turbine und Leitschaufeln und Laufschaufeln eines Kompressors.
Typischerweise werden entsprechende Bauteile zumindest teilweise aus hochtemperaturbeständiger Legierung gefertigt wie eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Superlegierungen. Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 B1 , EP 1 306 454 , EP 1 319 729 A1 , WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt. Beispielsweise werden häufig Nickel-Superlegierungen eingesetzt, da diese für viele Anwendungsfälle vorteilhaft sind. Hierbei ist es ferner bevorzugt, dass die entsprechenden Bauteile einkristallin sind (SX-Struktur).
Die Fertigung von derartigen einkristallinen Werkstücken erfolgt z.B. durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flüssige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, d.h. zum einkristallinen Werkstück, oder gerichtet erstarrt.
Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Wärmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stängelkristalline Kornstruktur (kolumnar, d.h. Körner, die über die ganze Länge des Werkstückes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprachgebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden) oder eine einkristalline Struktur, d.h. das ganze Werkstück besteht aus einem einzigen Kristall. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Erstarrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwendigerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbilden, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichtemachen.
Ist allgemein von gerichtet erstarrten Gefügen die Rede, so sind damit sowohl Einkristalle gemeint, die keine Korngrenzen oder höchstens Kleinwinkelkorngrenzen aufweisen, als auch Stängelkristallstrukturen, die wohl in longitudinaler Richtung verlaufende Korngrenzen, aber keine transversalen Korngrenzen aufweisen. Bei diesen zweitgenannten kristallinen Strukturen spricht man auch von gerichtet erstarrten Gefügen (directionally solidified structures).
Solche Verfahren sind aus der US-PS 6,024,792 und der EP 0892090 A1 bekannt.
Ebenso können die Bauteile Beschichtungen gegen Korrosion oder Oxidation aufweisen, z. B. (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf)). Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0486489 B1 , EP 0786017 B1 , EP 0412397 B1 oder EP 1306454 A1 .
Die Dichte liegt vorzugsweise bei 95% der theoretischen Dichte .
Auf der MCrAlX-Schicht (als Zwischenschicht oder als äußerste Schicht) bildet sich eine schützende Aluminiumoxidschicht (TGO = thermal grown oxide layer).
Vorzugsweise weist die Schichtzusammensetzung Co-30Ni-28Cr-8Al-0,6Y-0,7Si oder Co-28Ni-24Cr-10Al-0,6Y auf. Neben diesen kobaltbasierten Schutzbeschichtungen werden auch vorzugsweise nickelbasierte Schutzschichten verwendet wie Ni-10Cr-12Al-0,6Y-3Re oder Ni-12Co-21Cr-11A1-0,4Y-2Re oder Ni-25Co-17Cr-10A1-0,4Y-1,5Re.
Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, die vorzugsweise die äußerste Schicht ist, und besteht beispielsweise aus ZrO₂, Y₂O₃-ZrO₂, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid. Die Wärmedämmschicht bedeckt die gesamte MCrAlX-Schicht.
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronenstrahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärmedämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Körner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Die Wärmedämmschicht ist also vorzugsweise poröser als die MCrAlX-Schicht.
Wiederaufarbeitung (Refurbishment) bedeutet, dass Bauteile nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen). Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse oder sonstige Beschädigungen im Bauteil repariert. Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung des Bauteils, um den erneuten Einsatz des Bauteils zu.
Die Schaufel kann hohl oder massiv ausgeführt sein. Wenn die Schaufel gekühlt werden soll, ist sie hohl und weist ggf. noch Filmkühllöcher auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegenden Erfindung Vorrichtungen, welche besonders gut geeignet sind, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Hierbei bezieht sich der Begriff Vorrichtung soweit nicht anders angegeben vorzugsweise auf die zweite Vorrichtung des Verfahrens. Jedoch ist es typischerweise bevorzugt, dass die erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch als erste Vorrichtung eingesetzt werden können.
Beispielsweise hatte sich typischerweise als vorteilhaft erwiesen, wenn eine besonders hohe Beweglichkeit der Vorrichtung zur Entfernung des Beschichtungsmaterials bereitgestellt wird. Bei weiteren Ausführungsformen ist es daher bevorzugt, dass das Gerät zur Entfernung des Beschichtungsmaterials an einem Roboterarm befestigt ist.
Ferner zeigte sich, dass bestimmte Geräte zur Entfernung des Beschichtungsmaterials für typische Anwendungsfälle vorteilhaft sind. In weiteren Ausführungsformen wird die Gerät zur Entfernung des Beschichtungsmaterials daher vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Laserbohrern und mechanischen Bohrern, mehr bevorzugt aus Laserbohrern.
Typischerweise ist es ferner vorteilhaft, wenn die in Schritt F) eingesetzte zweite Vorrichtung eine Messvorrichtung aufweist, die geeignet ist zumindest die Position der Kühlfluidöffnungen zu bestimmen, mehr bevorzugt zusätzlich Informationen zur Qualität der Entfernung des Beschichtungsmaterials zu liefern. In weiteren Ausführungsformen ist es daher bevorzugt, dass die Vorrichtung vorzugsweise eine Messvorrichtung umfasst, die geeignet ist die Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung zu bestimmen.
Zudem ist es typischerweise vorteilhaft, wenn die Vorrichtung, vorzugsweise die in Schritt F) genutzte zweite Vorrichtung, eine Rotationsmöglichkeit bietet. In weiteren Ausführungsformen ist die Haltevorrichtung daher vorzugsweise beweglich und die bewegliche Haltevorrichtung ist geeignet eine Rotation des Bauteils um mindestens 270°, vorzugsweise um mindestens 360°, in der Vorrichtung bereitzustellen, ohne die Haltevorrichtung lösen zu müssen. Dies hat sich typischerweise als besonders vorteilhaft erwiesen, um den Messvorgang in Schritt B) und/oder den Bearbeitungsschritt in Schritt F) zu vereinfachen. Diese Vorrichtungen sind typischerweise vorteilhaft, da hierbei beispielsweise für typische Anwendungsfälle besonders hohe Geschwindigkeiten des Verfahrens erzielt werden können.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand einzelner Abbildungen im Detail näher beschrieben werden. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die Abbildungen lediglich schematisch zu verstehen sind, und daraus keine mangelnde Ausführbarkeit der Erfindung ableitbar ist. Insbesondere sind sie nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen, deren Umfang lediglich durch die Ansprüche spezifiziert wird.
Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass die nachfolgend dargestellten technischen Merkmale in beliebiger Kombination miteinander beansprucht werden sollen, soweit diese Kombination eine Lösung der Erfindungsaufgabe erreichen kann.
zeigt ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei wird ein Bauteil bearbeitet das einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich umfasst. Der erste Bereich des Bauteils weist mindestens eine Kühlfluidöffnung mit einem sich hieran anschließenden Kühlfluidkanal auf, wobei dieser Bereich mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet werden soll. Im zweiten Bereich des Bauteils ist die Aufbringung einer derartigen Beschichtung nicht erforderlich, da dieser Bereich beispielsweise nicht dem Fluidstrom einer Strömungsmaschine ausgesetzt werden soll. Beispiele eines entsprechenden Bauteils sind Hitzeschilde, Leitschaufeln und Laufschaufeln einer Turbine und Leitschaufeln und Laufschaufeln eines Kompressors wie sie in Strömungsmaschinen zu finden sind.
Bevor das zu bearbeitende Bauteil in Schritt A) eingesetzt wird, können insbesondere bei einer Instandsetzung eines Bauteils vorherige Schritte wie beispielsweise die Entfernung einer bestehenden Beschichtung und/oder die Reparatur von Beschädigungen am Bauteil durchgeführt werden. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass die nachfolgende Bestimmung der Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils typischerweise mit höherer Genauigkeit erfolgen kann.
Nach derartigen typischerweise zuvor erfolgenden grundlegenden Schritten wird das zu bearbeitende Bauteil in S1 in einer ersten Vorrichtung eingebracht, wie unter A) beschrieben. Die Vorrichtung ist hierbei geeignet, um mindestens einen Bezugspunkt im zweiten Bereich des Bauteils zu vermessen und die Position mindestens einer Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils zu bestimmen.
Nachfolgend erfolgt in S2 Schritt B) des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei wird der mindestens eine Bezugspunkt im zweiten Bereich des Bauteils detektiert. Ferner wird die Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils bestimmt. Beispielsweise kann als Bezugspunkt eine charakteristische Stelle oder die Form eines charakteristischen Bereichs dienen und diese mittels einer Messvorrichtung, wie sie auch für die Bestimmung der Position der mindestens eine Kühlfluidöffnung im ersten Bereich eingesetzt wird, detektiert werden. Jedoch können auch unterschiedliche Messvorrichtungen oder auch andere Mittel zum Detektieren des mindestens einen Bezugspunktes eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Bezugspunkt beispielsweise mechanisch angetastet werden, um die erforderlichen Daten des Bezugspunktes zu erhalten. Ein Beispiel eines derartigen Bezugspunktes ist ein 6-Punkt-Nest das vorzugsweise mechanisch angetastet wird. Aus in S2 erhaltenen Daten kann beispielsweise die relative Position des mindestens einen Bezugspunktes im zweiten Bereich des Bauteils und der mindestens einen Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils abgeleitet werden.
Hiernach kann in S3 optional die Entfernung von Beschichtungsmaterial erfolgen, wie sie in Schritt C) beschrieben ist. Beispielsweise kann dies erforderlich sein, wenn zuvor nur ein Teil der Beschichtung im ersten Bereich des Bauteils entfernt wurde.
Sofern das Bauteil noch Beschädigungen aufweist, können in S4 wie in Schritt D) beschrieben dieser Beschädigungen repariert werden.
Im S5 erfolgt die gemäß Schritt E) beschriebene Aufbringung des Beschichtungsmaterials im ersten Bereich des Bauteils. Dies resultiert in einem zumindest teilweise, typischerweise vollständigen, Verschließen der Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils.
Hiernach wird in S6 der mindestens eine Bezugspunkt im zweiten Bereich des Bauteils detektiert. Zwar kann das erfindungsgemäße Verfahren vollständig in einer einzigen Vorrichtung durchgeführt werden, jedoch ist es zur Optimierung des Prozesses typischerweise vorteilhaft zumindest einen Teil der Schritte, wie beispielsweise Reparaturschritte oder die Aufbringung der Beschichtung im ersten Bereich des Bauteils, außerhalb der in Schritt B) genutzten ersten Vorrichtung und/oder der in Schritt F) genutzten zweiten Vorrichtung durchzuführen.
Die in Schritt F) genutzte zweite Vorrichtung ist geeignet das Bauteil direkt oder indirekt mittels einer lösbaren Befestigung zu fixieren, den mindestens einen Bezugspunkt im zweiten Bereich des Bauteils zu detektieren und mittels einem in die Vorrichtung integrierten Gerät das Beschichtungsmaterial im Bereich der mindestens einen Kühlfluidöffnung zu entfernen. Optional kann in Schritt F) eine Vorrichtung eingesetzt werden, wie sie auch in Schritt B) eingesetzt wurde. Insbesondere kann auch die identische Vorrichtung eingesetzt werden.
Als direkte, lösbare Befestigung des Bauteils kann beispielsweise eine in der Vorrichtung enthaltene Haltevorrichtung genutzt werden. Diese kann das Bauteil im zweiten Bereich berühren und hierdurch mechanisch fixieren. Hierzu kann beispielsweise die Haltevorrichtung mittels passend geformter Gegenstücke des entsprechenden Teils des zweiten Bereichs des Bauteils das Bauteil von gegenüberliegenden Seiten greifen. Beispielsweise bei einer für Turbinenschaufeln gängigen Tannenbaumzahlung kann der entsprechende Bestandteil der Haltevorrichtung als entsprechendes Negativ ausgeführt sein. Die Verwendung einer derartigen spezifischen Haltevorrichtung hat beispielsweise den Vorteil, dass bereits eine gewisse Ausrichtung des Bauteils vorgegeben wird.
Als indirekte lösbare Befestigung des Bauteils kann beispielsweise eine mobile Haltevorrichtung für das Bauteil eingesetzt werden. Hierbei wird die Haltevorrichtung typischerweise für das vollständige erfindungsgemäße Verfahren an dem Bauteil befestigt. Beispielsweise erfolgt dies durch einen Klemmprozess wie oben für die direkte lösbare Verbindung beschrieben. Diese Befestigung wiederum bietet die Möglichkeit innerhalb der Vorrichtung lösbar befestigt zu werden. Durch Vorgabe entsprechender Befestigungspunkte innerhalb der Vorrichtung kann hiermit eine sehr genaue Ausrichtung des Bauteils innerhalb der Vorrichtung erzielt werden, sodass über die Bestimmung des Bezugspunkts beispielsweise nur noch geringe Korrekturen für die Bestimmung der exakten Position der Kühlfluidöffnung erforderlich sind. Da die Befestigung auch derart ausgeführt sein kann, dass ein ansonsten labiles Bauteil stabil aufgestellt werden kann, wie beispielsweise eine Turbinenschaufel, hat dies weitere verfahrenstechnische Vorteile. Beispielsweise kann eine derartige mobile Haltevorrichtung ein vereinfachtes Greifen und einen vereinfachten Transport zwischen einzelnen Stationen des Verfahrens bieten.
Optional können hierbei die Positionen weiterer Kühlfluidöffnungen im ersten Bereich des Bauteils bestimmt werden. Eine statistische Auswahl entsprechender zu bestimmende Kühlfluidöffnung kann beispielsweise automatisiert erfolgen, um eine Kontrollmöglichkeit für Abweichung von den Konstruktionsdaten bereitzustellen. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn die Position weiterer Kühlfluidöffnungen im ersten Bereich des Bauteils interpoliert wird für eine dortige Entfernung des Beschichtungsmaterials. Eine derartige Interpolation der weiteren Kühlfluidöffnungen im ersten Bereich des Bauteils ist beispielsweise besonders vorteilhaft bei reihenweise angeordneten Kühlfluidöffnung. Durch Bestimmung der Position von beispielsweise zumindest einer Kühlfluidöffnung am Anfang der Reihe oder beispielsweise zumindest der Kühlfluidöffnungen am Anfang und am Ende der Reihe, können die dazwischenliegenden Kühlfluidöffnungen mit hoher Genauigkeit interpoliert werden.
In S7 kann eine Ausrichtung des Bauteils innerhalb der Vorrichtung durchgeführt werden. Eine derartige Ausrichtung basiert auf der Position des der detektierten Bezugspunktes und kann beispielsweise die Position und Ausrichtung des Bauteils verbessern. Eine derartige Verbesserung kann beispielsweise die Entfernung des Beschichtungsmaterials in Schritt F) vereinfachen oder die Genauigkeit erhöhen.
Die Entfernung des Beschichtungsmaterials in Schritt F) ist erforderlich, um die Funktionsfähigkeit der Kühlfluidöffnungen und der hierin angeschlossenen Kühlfluidkanäle wiederherzustellen. Beispielsweise kann das Gerät einen Laserbohrer oder einen mechanischen Bohrer umfassen. Das Gerät zur Entfernung des Beschichtungsmaterials kann hierbei an einem Roboterarm befestigt sein, um eine möglichst große Beweglichkeit bereitzustellen.
Nach dem Entfernen des Beschichtungsmaterials im Bereich der mindestens einen Kühlfluidöffnung in S7 kann optional ein Kontrollschritt erfolgen. Hierzu kann insbesondere eine erfindungsgemäße Vorrichtung genutzt werden, die auch eine Messvorrichtung umfasst, die zumindest die Position der Kühlfluidöffnungen bestimmen kann. Vorteilhafterweise kann die Messvorrichtung weitere Informationen liefern, die beispielsweise Rückschlüsse auf die Qualität der Entfernung des Beschichtungsmaterials im Bereich der jeweiligen Kühlfluidöffnung zulässt. Beispielsweise kann hierzu ein auf Interferometrie beruhende Messvorrichtung genutzt werden. Sollten Mängel festgestellt werden, so kann das Bauteil beispielsweise wieder, wie mittels S8 dargestellt, in einen früheren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens überführt werden. Beispielsweise kann das Bauteil in S3 von der Beschichtung befreit werden, bevor erneut die nachfolgenden Schritte durchlaufen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1204776 B1 [0030]
EP 1306454 [0030]
EP 1319729 A1 [0030]
WO 9967435 [0030]
WO 0044949 [0030]
US 6024792 [0034]
EP 0892090 A1 [0034]
EP 0486489 B1 [0035]
EP 0786017 B1 [0035]
EP 0412397 B1 [0035]
EP 1306454 A1 [0035]

Claims

Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils, wobei das Bauteil einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich mindestens eine Kühlfluidöffnung mit einem sich hieran anschließenden Kühlfluidkanal umfasst, und wobei der erste Bereich mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet werden soll, welches nicht im zweiten Bereich aufgebracht werden soll, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: A) Einbringen des Bauteils in eine erste Vorrichtung, die geeignet mindestens einen Bezugspunkt im zweiten Bereich des Bauteils zu detektieren und die Position mindestens einer Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils zu bestimmen, B) Detektion des mindestens einen Bezugspunktes im zweiten Bereich des Bauteils und Bestimmung der Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils mittels der ersten Vorrichtung von Schritt A), C) optional Entfernen von Beschichtungsmaterial, welches im ersten Bereich des Bauteils vorhanden ist, D) optional Reparatur von mindestens einer Beschädigung im ersten Bereich des Bauteils, E) Aufbringung des Beschichtungsmaterials im ersten Bereich des Bauteils, wobei die mindestens eine Kühlfluidöffnung zumindest teilweise verschlossen wird, F) Detektion des mindestens einen Bezugspunktes im unbeschichteten zweiten Bereich des Bauteils und Entfernen des Beschichtungsmaterials im Bereich der mindestens einen Kühlfluidöffnung mittels einer zweiten Vorrichtung, wobei das Bauteil indirekt oder direkt, lösbar mit der zweiten Vorrichtung verbunden ist, wobei die zweite Vorrichtung mindestens eine Detektionsvorrichtung, mindestens eine Haltevorrichtung und mindestens ein Gerät zum Entfernen von Beschichtungsmaterial im Bereich der Kühlfluidöffnungen, insbesondere einen Laserbohrer oder mechanischen Bohrer, umfasst, wobei die Haltevorrichtung geeignet ist eine direkte oder indirekte, lösbare Befestigung mit dem zweiten Bereich des Bauteils bereitzustellen, wobei die mindestens eine Detektionsvorrichtung geeignet ist mindestens einen Bezugspunkt im zweiten Bereich zu detektieren, um hiermit die Position des mindestens einen Bezugspunktes zu bestimmen und/oder die Position des Bauteils basierend auf dem Bezugspunkt anzupassen, wobei das Gerät zum Entfernen des Beschichtungsmaterials im Bereich der Kühlfluidöffnungen geeignet ist basierend auf der mittels der Detektionsvorrichtung bestimmten Position und/oder angepassten Position des Bauteils gezielt das Beschichtungsmaterial aus den Kühlfluidöffnungen zu entfernen, um die Funktionsfähigkeit der Kühlfluidkanäle wieder herzustellen, wobei die erste Vorrichtung auch eine Vorrichtung wie die zweite Vorrichtung sein kann oder die erste Vorrichtung identisch mit der zweiten Vorrichtung sein kann.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die erste Vorrichtung eine Vorrichtung wie die zweite Vorrichtung ist oder die erste Vorrichtung identisch mit der zweiten Vorrichtung ist.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils in Schritt B) als Referenzöffnung dient, anhand derer die Position mindestens einer weiteren Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils abgeleitet wird.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Bezugspunkt mindestens ein 6-Punkt-Nest umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Detektieren des mindestens einen Bezugspunktes durch Antasten des Bezugspunktes erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Kühlfluidöffnung eine relative Position in Bezug auf den mindestens einen Bezugspunkt und eine absolute Position in der ersten Vorrichtung in Schritt B) und der zweiten Vorrichtung in Schritt F) aufweisen, wobei basierend auf der relativen Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung in Schritt B) und Detektion des mindestens einen Bezugspunktes in Schritt F) die absolute Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung in Schritt F) bestimmt wird, und wobei basierend auf der absoluten Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung die Entfernung des Beschichtungsmaterials in Schritt F) erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei basierend auf dem Detektieren des mindestens einen Bezugspunktes in Schritt B) und/oder F) eine Ausrichtung des Bauteils in der ersten Vorrichtung und/oder zweiten Vorrichtung im jeweiligen Schritt erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die direkte, lösbare Befestigung des Bauteils in der ersten Vorrichtung und/oder zweiten Vorrichtung mittels einer Haltevorrichtung erzielt wird, die Bestandteil der ersten Vorrichtung und/oder zweiten Vorrichtung ist und die Oberfläche des zweiten Bereichs des Bauteils berührt, und/oder die indirekte, lösbare Befestigung des Bauteils mittels einer Haltevorrichtung erzielt wird, die temporär mit der ersten Vorrichtung und/oder zweiten Vorrichtung verbunden wird und den zweiten Bereich des Bauteils berührt.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Position von mindestens einer weiteren Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils durch die mittels der Messvorrichtung erhaltene Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung im ersten Bereich des Bauteils und der relativen Lage der mindestens einen weiteren Kühlfluidöffnung basierend auf Konstruktionsdaten, wie beispielsweise CAD Daten, bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in Schritt B) erhaltene Daten bezüglich der Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung hinsichtlich der Verwendbarkeit geprüft werden und gegebenenfalls die Position mindestens einer weiterer Kühlfluidöffnung bestimmt wird.
Verfahren gemäß an der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung das identische Koordinatensystem aufweisen, vorzugsweise wobei die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung baugleiche Vorrichtungen sind, mehr bevorzugt die identische Vorrichtung ist.
Vorrichtung zur Öffnung von Kühlfluidöffnungen eines beschichteten Bauteils, wobei das Bauteil einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich mindestens eine Kühlfluidöffnung mit einem sich hieran anschließenden Kühlfluidkanal umfasst, und wobei der erste Bereich mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet wurde, welches nicht im zweiten Bereich aufgebracht wurde, wobei die Vorrichtung mindestens eine Detektionsvorrichtung, mindestens eine Haltevorrichtung und mindestens Gerät zum Entfernen von Beschichtungsmaterial im Bereich der Kühlfluidöffnungen umfasst, wobei die Haltevorrichtung geeignet ist eine direkte oder indirekte, lösbare Befestigung mit dem zweiten Bereich des Bauteils bereitzustellen, wobei die mindestens eine Detektionsvorrichtung geeignet ist mindestens einen Bezugspunkt im zweiten Bereich zu detektieren, um hiermit die Position des mindestens einen Bezugspunktes zu bestimmen und/oder die Position des Bauteils basierend auf dem Bezugspunkt anzupassen, wobei das Gerät zum Entfernen des Beschichtungsmaterials im Bereich der Kühlfluidöffnungen geeignet ist basierend auf der mittels der Detektionsvorrichtung bestimmten Position und/oder angepassten Position des Bauteils gezielt das Beschichtungsmaterial aus den Kühlfluidöffnungen zu entfernen, um die Funktionsfähigkeit der Kühlfluidkanäle wieder herzustellen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Vorrichtung eine Messvorrichtung umfasst, die geeignet ist die Position der mindestens einen Kühlfluidöffnung zu bestimmen.
Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche eins bis 11 oder einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 13 bei der Herstellung oder Instandsetzung eines Bauteils einer Strömungsmaschine umfassend ein Fluidstrom, wobei das Bauteil ein ersten Bereich und ein zweiten Bereich umfasst, wobei der erste Bereich des Bauteils mit einer Beschichtung versehen ist und geeignet ist dem Fluidstrom der Strömungsmaschine ausgesetzt zu werden.
Verwendung gemäß Anspruch 14, wobei das Bauteil ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Hitzeschilden, Leitschaufeln und Laufschaufeln einer Turbine und Leitschaufeln und Laufschaufeln eines Kompressors.