DE102019203934A1 - Anlage zur automatisierten Reparatur von Bauteilen und Verfahren - Google Patents

Anlage zur automatisierten Reparatur von Bauteilen und Verfahren Download PDF

Info

Publication number
DE102019203934A1
DE102019203934A1 DE102019203934.0A DE102019203934A DE102019203934A1 DE 102019203934 A1 DE102019203934 A1 DE 102019203934A1 DE 102019203934 A DE102019203934 A DE 102019203934A DE 102019203934 A1 DE102019203934 A1 DE 102019203934A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
repair
robot
components
repaired
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102019203934.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Bernd Burbaum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102019203934.0A priority Critical patent/DE102019203934A1/de
Publication of DE102019203934A1 publication Critical patent/DE102019203934A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
    • B23P6/007—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only additive methods, e.g. build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/144—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor the fluid stream containing particles, e.g. powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0084—Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • F01D25/285—Temporary support structures, e.g. for testing, assembling, installing, repairing; Assembly methods using such structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/005—Repairing methods or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/001—Turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/80—Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges

Abstract

Durch die Verwendung einer zentralen Bauteilentnahmestation (11), auf das verschiedene Roboter (4, 7, 13) zugreifen können, kann die Reparatur von Bauteilen (10) schneller erfolgen, da keine Wartezeiten zwischen Digitalisierung des zu bearbeitenden Bauteils und Reparatur des Bauteils (10) mehr gegeben sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage zur automatisierten Reparatur von Bauteilen, insbesondere Turbinenbauteilen wie Turbinenschaufeln, und ein Verfahren.
  • Die Idee betrifft insbesondere das Laserstrahl-Auftragschweißen mit pulverförmigen Zusatzwerkstoff. Beim Laserstrahl-Auftragschweißen muss eine Keimbildung und Kornwachstum gezielt erzeugt werden, so dass das Wachstum einer kolumnaren Erstarrungsfront unterdrückt bzw. vollständig vermieden wird. Experimentelle Ergebnisse an Schaufeln zeigen vielversprechende Ergebnisse mit nahezu rissfreier Gefügestruktur einer Nickelbasis-Superlegierung. Aufgrund der Größe mancher Bauteile und der großen Positioniergenauigkeit (± 50µm) für das Laserstrahl-Auftragschweißen ist eine spezielle Anordnung und Handhabung der zu beschichtenden Komponenten erforderlich, um die Heißgasbauteile kostengünstig zu beschichten.
  • Es daher Aufgabe der Erfindung oben genanntes Problem zu lösen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anlage gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 2.
  • Es zeigt die Figur schematisch die erfindungsgemäße Anlage.
  • Die Beschreibung und die Figur stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
  • Zur Erfindung wird eine Anlage mit einer Reparaturzelle vorgeschlagen zur Reparatur, insbesondere für lokalen Materialauftrag, insbesondere mittels LMD (Laser Metal Deposition).
  • Dieser Prozess dient für eine Reparatur oder einen Reparaturprozess an großen Heißgasturbinenbauteilen. Dabei handelt es sich um folgende, besonders vorteilhafte Anlagentechnik und Verfahren:
    • - Die Reparaturzelle weist zumindest 2 Roboter auf, eine Messzelle oder ein Digitalisierungs-Roboter, ein 3-Achs LMD-System für eine Reparaturzelle, vorzugsweise eine Bauteilentnahmestation sowie einen Computer zur Auswertung der digitalisierten Daten des Bauteils und zur Generierung der für den LMD-Prozess notwendigen Werkzeugbahnen,
    • - vorzugsweise durch zwei Roboter können Bauteile an verschiedenen Bearbeitungsstationen positioniert werden, die Bauteile können aus einer zentral angelegten Schaufelentnahmestation entnommen werden,
    • - in der Messstation oder mittels des Digitalisierungs-Roboters werden Bauteile geometrisch vermessen (digitalisiert), so dass Werkzeugbahnen für den LMD-Prozess generiert werden können,
    • - eine Reparaturzelle/LMD Station mit integriertem 3-Achs Bearbeitungssystem; dabei handelt es sich um eine konventionelle Anlagentechnik zum Laserstrahl-Auftragschweißen erweitert um optisch Komponenten;
    • - das Bauteil wird in der Reparaturzelle vom Roboter nur positioniert und zwar vorzugsweise in einer identischen Ausrichtung in einer Halterung des Bauteils, in der es an der Messstation digitalisiert wurde,
    • - die Vorgänge Digitalisierung und Reparatur können zeitgleich an zwei Turbinenschaufeln durchgeführt werden; da für den Scanprozess und die Datenaufbereitung ähnlich viel Zeit benötigt wird wie für den Schweißprozess, werden die Totzeiten minimiert.
  • Die Vorteile sind:
    • - verbesserte Materialeigenschaften des Bauteils im Vergleich zu konventionell geschweißten Bauteilen,
    • - Einsparung von Material, Verkleinerung der Ausschusszahlen bei Service-Bauteilen.
  • Die Figur zeigt die erfindungsgemäße Anlage 1.
  • Die Anlage 1 weist einen Transport-Roboter 4 auf, der die zu reparierenden Bauteile 10 hin- und herbewegen kann, indem er sie greift und verschiedenen Orten 7, 10, 16 zuführt.
  • Vorzugsweise sind die zu vermessenden, bereits vermessenen oder reparierten Bauteile 10 für die ganze Prozesskette anfangs, zwischendurch oder endgültig in einer Bauteilentnahmestation 11 gelagert.
  • Die Anlage 1 weist weiterhin eine Messstation 7 aus, insbesondere einen Digitalisierungs-Roboter 7 auf, der die Bauteile 10 vermisst, die ihm vom Transport-Roboter 4 zugeführt werden.
    Eine Messstation 7 oder dieser Digitalisierungs-Roboter 7 erfasst das Bauteil 10 geometrisch, so dass ein Computer (nicht dargestellt) die Reparaturstrategie ermitteln kann, die dann in einer Reparaturzelle 16 eingesetzt wird, um die gewünschte oder Originalgeometrie einzustellen.
  • Die Bauteile 10 in ihren verschiedenen Stadien sind vorzugsweise zwischendurch immer wieder in der Bauteilentnahmestation 11 gelagert.
  • Ein vorzugsweise vorhandener Reparatur-Roboter 13 kann die von der Messstation 7 oder vom Digitalisierungs-Roboter 7 vermessenen Bauteile 10 der Reparaturzelle 16 zuführen.
  • In der Reparaturzelle 16 wird insbesondere mittels eines Pulvers aus einem Pulverfördersystem 19 und einer Auftragsdüse, insbesondere einer Laserpulver-Auftragsdüse 20 Material auf das Bauteil 10 aufgetragen.
    Ebenso kann nur eine Rissumschmelzung als Reparatur erfolgen.
  • Die erfassten geometrischen Daten vom Digitalisierungs-Roboter 7 werden an die Reparaturzelle 16 weitergeleitet, auch wenn das Bauteil 10 nicht sofort nach der Vermessung repariert wird.
    Bei der Zuführung durch die Roboter 4, 13 werden die ermittelten geometrischen Daten weitergeleitet und können bzw. werden für jedes Bauteil abgerufen werden.
  • Die Anlage weist örtlich fest installierte Roboter 4, 7, 13, 16 auf, die insbesondere auch fest zueinander angeordnet sind.

Claims (6)

  1. Anlage (1) zur automatisierten Reparatur, insbesondere mittels Materialauftrag, von Bauteilen (10), insbesondere von Turbinenbauteilen (10), wobei die Anlage (1) zumindest umfasst: - einen Transport-Roboter (4) zum Hin- und Herbewegen von zu reparierenden Bauteilen (10), insbesondere aus und in eine Bauteilentnahmestation (11), - eine Messstation (7), - einen Computer, insbesondere einen Digitalisierungs-Roboter (7), wobei die Messstation (7) oder der Digitalisierungs-Roboter (7) die Bauteile (10) geometrisch erfassen kann, sowie - eine Reparaturzelle (16), in der (16) das Bauteil (10) repariert werden kann oder in der (16) Material auf das Bauteil (10) aufgetragen werden kann.
  2. Verfahren zur automatisierten Reparatur von Bauteilen (10), bei dem ein Transport-Roboter (4), insbesondere ein Bauteil (10) aus einer Bauteilentnahmestation (11) entnimmt, das Bauteil (10) einer Messstation (7) oder einem Digitalisierungs-Roboter (7) zuführt, wobei die Messstation (7) oder der Digitalisierungs-Roboter (7) das Bauteil (10) geometrisch vermisst, so dass ein Computer eine Reparaturstrategie berechnet, wobei in einer Reparaturzelle (16) das Bauteil (10) repariert wird oder Material auf das Bauteil (10) gemäß der ermittelten Reparaturstrategie aufgetragen wird.
  3. Anlage oder Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Auftragschweißen zum Materialauftrag, insbesondere ein Pulverauftragschweißen, ganz insbesondere ein Laserpulverauftragschweißen, in der Reparaturzelle (16) verwendbar ist oder verwendet wird.
  4. Anlage oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend oder verwendend einen Reparatur-Roboter (13), der das vermessene Bauteil (10), insbesondere aus der Bauteilentnahmestation (11), der Reparaturzelle (16) zuführt, und insbesondere danach auch wieder in die Bauteilentnahmestation (11) zurück transportiert.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2, 3 oder 4, bei dem ein viertes Bauteil vom Digitalisierungs-Roboter (4) vermessen wird, während ein noch nicht vermessenes fünftes Bauteil oder ein schon vermessenes drittes Bauteil oder ein bereits repariertes erstes Bauteil in der Bauteilentnahmestation (11) gelagert werden und währenddessen ein zweites Bauteil in der Reparaturzelle (16) repariert wird.
  6. Anlage (1) oder Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, die örtlich fest installierte Roboter (4, 7, 13) aufweist oder verwendet, die insbesondere auch ortsfest zueinander angeordnet sind.
DE102019203934.0A 2019-03-22 2019-03-22 Anlage zur automatisierten Reparatur von Bauteilen und Verfahren Withdrawn DE102019203934A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019203934.0A DE102019203934A1 (de) 2019-03-22 2019-03-22 Anlage zur automatisierten Reparatur von Bauteilen und Verfahren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019203934.0A DE102019203934A1 (de) 2019-03-22 2019-03-22 Anlage zur automatisierten Reparatur von Bauteilen und Verfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019203934A1 true DE102019203934A1 (de) 2020-09-24

Family

ID=72333773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019203934.0A Withdrawn DE102019203934A1 (de) 2019-03-22 2019-03-22 Anlage zur automatisierten Reparatur von Bauteilen und Verfahren

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019203934A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3907624A1 (de) * 1988-07-08 1990-01-11 Mtu Maintenance Gmbh Vorrichtung zum auftragsschweissen der schaufelspitzen von turbinen- und kompressor-schaufeln
EP1422379A2 (de) * 2002-10-23 2004-05-26 General Electric Company Systeme und Verfahren zum automatisierten Abtasten und Bearbeiten zur Reparatur von Turbinenschaufeln
EP2599587A2 (de) * 2007-07-12 2013-06-05 Lufthansa Technik AG Verfahren und Anordnung zur Instandhaltung von Gasturbinenschaufeln

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3907624A1 (de) * 1988-07-08 1990-01-11 Mtu Maintenance Gmbh Vorrichtung zum auftragsschweissen der schaufelspitzen von turbinen- und kompressor-schaufeln
EP1422379A2 (de) * 2002-10-23 2004-05-26 General Electric Company Systeme und Verfahren zum automatisierten Abtasten und Bearbeiten zur Reparatur von Turbinenschaufeln
EP2599587A2 (de) * 2007-07-12 2013-06-05 Lufthansa Technik AG Verfahren und Anordnung zur Instandhaltung von Gasturbinenschaufeln

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017201994A1 (de) Verfahren und Vorrichtung für den pulverbett-basierten additiven Aufbau einer Mehrzahl gleichartiger Bauteile
EP2876183B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum automatisierten Aufbringen einer Spritzbeschichtung
EP2591872A1 (de) Umschmelzverfahren und anschließendes Auffüllen und Bauteil
EP2206575A1 (de) Vorrichtung zur Reparatur der Schaufeln von BLISK-Trommeln mittels Laserstrahlauftragsschweißen
EP2547488B1 (de) Verfahren zum wiederaufarbeiten einer turbinenschaufel mit wenigstens einer plattform
EP3317043A1 (de) Reparatur von bauteil mit vorhandenen rissen und bauteil
EP2038083B1 (de) Verfahren für die reparatur und/oder den austausch von einzelelementen eines bauteils einer gasturbine
WO2014053327A1 (de) Reparatur von bauteilkanten mittels psp-elementen und bauteil
EP2878697A1 (de) Verfahren zur Erzeugung einer Fase, Bauteil mit Fase und Vorrichtung
EP2900921B1 (de) Verfahren zur bearbeitung eines bauteils mit geometrischer adaption
DE102019203934A1 (de) Anlage zur automatisierten Reparatur von Bauteilen und Verfahren
EP2774710A1 (de) Oberflächen und Rissreparatur durch verschiedene Lotmaterialien
EP3775765A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur oberflächenanalyse von bauteilen mit kühlfluidöffnungen
EP2591877A1 (de) Umschmelzverfahren unter reaktivem Gasgemisch
WO2013068160A1 (de) Verfahren zum auftragsschweissen eines bauteiles aus einkristallinem oder gerichtet erstarrtem metall
DE102013223202A1 (de) Geometriebedingte Spritzfleckanpassung bei Beschichtungsverfahren
EP2730364A1 (de) Schweißbadsicherung am Randbereich
DE102017200749A1 (de) Schichtsystem mit zwei Zwischenschichten und Verfahren
EP3701060B1 (de) Verfahren zur reparatur einkristalliner werkstoffe
DE102018211284A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Entfernen von Beschichtungsmaterial aus Kühlfluidöffnungen eines Bauteils
WO2014090482A1 (de) Lageerkennung von bauteilen
DE102018206890A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Laserstrahlauftragschweißen eines Oberflächenbereichs eines Substrats sowie auftraggeschweißtes Bauteil
DE102017208659A1 (de) Verwendung von Pulverschläuchen zum Zuführen von Lotmischungen bei der generativen Herstellung von Bauteilen mittels Laserauftragschweißen
DE102019217580A1 (de) Reparatur von beschichteten Bauteilen mittels Designanpassung
DE102018221402A1 (de) Auftragschweißen und geschweißtes Bauteil mittels zwei verschiedener Auftragschweißverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee