WO2008071165A1 - Vorrichtung und verfahren zur reparatur oder herstellung von schaufelspitzen von schaufeln einer gasturbine, insbesondere eines flugtriebwerks - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur reparatur oder herstellung von schaufelspitzen von schaufeln einer gasturbine, insbesondere eines flugtriebwerks Download PDF

Info

Publication number
WO2008071165A1
WO2008071165A1 PCT/DE2007/002199 DE2007002199W WO2008071165A1 WO 2008071165 A1 WO2008071165 A1 WO 2008071165A1 DE 2007002199 W DE2007002199 W DE 2007002199W WO 2008071165 A1 WO2008071165 A1 WO 2008071165A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
blade
base
powder
layer
holding
Prior art date
Application number
PCT/DE2007/002199
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl-Hermann Richter
Herbert Hanrieder
Christoph Ader
Christoph Over
Original Assignee
Mtu Aero Engines Gmbh
Inno-Shape Gmbh
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
Priority to DE102006058949.1 priority Critical
Priority to DE102006058949A priority patent/DE102006058949A1/de
Application filed by Mtu Aero Engines Gmbh, Inno-Shape Gmbh filed Critical Mtu Aero Engines Gmbh
Publication of WO2008071165A1 publication Critical patent/WO2008071165A1/de

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23POTHER WORKING OF METAL; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
    • B23P6/007Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only additive methods, e.g. build-up welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/105Sintering only by using electric current other than for infra-red radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B22F3/1055Selective sintering, i.e. stereolithography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/04Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23POTHER WORKING OF METAL; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/02Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from one piece
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/005Repairing methods or devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/105Sintering only by using electric current other than for infra-red radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B22F3/1055Selective sintering, i.e. stereolithography
    • B22F2003/1056Apparatus components, details or accessories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/40Heat treatment
    • Y02P10/295
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/49318Repairing or disassembling
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/49336Blade making

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Herstellung oder Reparatur einer Schaufel (10) für eine Gasturbinen, wobei diese Vorrichtung (1) aufweist: eine Haltevorrichtung (12) zum Halten einer Schaufel (10) bzw. eines Schaufelblatts einer Schaufel (10); eine Absenkeinrichtung (14) für das Absenken der Schaufel (10) bzw. des Schaufelblatts (10); einem Behältnis (17) für die Aufnahme von Pulver (18) und/oder für die Aufnahme der Schaufel (10) bzw. des Schaufelblatts (10); eine Heizvorrichtung (16); und eine Strahlungsquelle, wobei die Heizvorrichtung (16) als Induktionsspule (16) ausgebildet ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Reparatur oder Herstellung von Schaufelspitzen von Schaufeln einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur oder Herstellung von Schaufelspitzen von Schaufeln einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, sowie eine Vorrichtung für die Reparatur oder Herstellung von Schaufelspitzen von Schaufeln einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks.

Da Schaufeln von Flugtriebwerken, wie Turbinenschaufeln oder Verdichterschaufeln, recht teuer in ihrer Herstellung sind, werden derartige Schaufeln im Falle von Beschädigungen oder Verschleiß in aller Regel - sofern dies möglich ist - repariert. Es wird also eine beschädigte bzw. verschlissene Schaufel nicht stets gegen eine neue ausgetauscht, sondern nur wenn dies unabwendbar ist.

Die Reparatur von Schaufeln erfolgt heutzutage in aller Regel mittels des so genannten "Patchens". Dabei wird durch einen Schnitt ein Teil der Schaufel, in welchem sich ein beschädigter Abschnitt befindet, von der Schaufel entfernt. Dies betrifft häufig einen Abschnitt der die Schaufelspitze beinhaltet, da gerade im Bereich der Schaufelspitze häufig Beschädigungen oder Verschleiß auftreten. Das Patchen kann aber auch mittels standardisierter Schnitte erfolgen.

Anschließend wird an das abgetrennte Segment der Schaufel durch ein Formidentisches neues Segment ersetzt. Dies erfolgt in aller Regel so, dass das neue Segment - gegebenenfalls noch mit Übermaß - separat angefertigt und an die Restschaufel gefügt wird. Insbesondere in den Fällen, in denen das neue Segment ein Übermaß aufweist, findet anschließend eine Bearbeitung statt, mittels welcher die angestrebte Form erzeugt wird. Dieses bekannte Verfahren zur Schaufelreparatur, das typischerweise manuell durchgeführt wird, ist mit verhältnismäßig großem Aufwand verbunden.

Aus anderen technischen Gebieten, also nicht aus dem Bereich der Schaufelreparaturen, sind im Übrigen so genannte generative Verfahren bekannt. Bei diesen generativen Verfahren wird aus Pulver ein Bauteil schichtweise aufgebaut, indem diese einzelnen Schichten jeweils unter thermischer Einwirkung in Kombination mit z.B. Strahlenenergie verfestigt werden. Zur Reduzierung des thermischen Gradientens in Kombination mit Rissausbildung kann eine 'allgemeiner Erwärmung einer (Pulver-)Schicht vorgesehen werden. Bei derartigen zusätzlichen Erwärmungen bzw. generativen Herstellungsverfahren existieren zwei Varianten.

Die eine Variante geht dahin, dass die Erwärmung beim schichtweisen generativen Aufbau über eine Heizplatte (elektrisch) erfolgt. Dies ist so, dass mittels einer Heizplatte das aufzubauende (metallische) Bauteil inklusive Ausgangsmaterial (Pulver) erwärmt wird, und zwar so, dass über dieses Bauteil (durch thermische Leitung) der Bereich, in dem die nächste Schicht aufgebaut werden soll, auf die Temperatur gebracht wird, die zum Schmelzen des Pulvers erforderlich ist.

Die zweite Variante ist so, dass der Arbeitsraum, in dem das generative Herstellungsverfahren ausgeführt wird, selbst ein Ofen ist. In anderen Worten wird also das Bauteil generativ in einem Ofen aufgebaut. Der Ofen erzeugt eine gleichmäßig (hohe) Temperatur, die erforderlich ist, um die entsprechende Schicht aufzubauen, und erwärmt dabei zwangsläufig das gesamte aufzubauende bzw. aufgebaute Bauteil.

Unter Fachleuten besteht derzeit Einigkeit dahingehend, dass sich derartige generative Herstellungsverfahren nur in sehr beschränktem Maße und für recht beschränkte Einsatzzwecke einsetzen lassen, dort aber dann erhebliche Vorteile haben.

So werden nach einhelliger Meinung der Fachkreise generative Herstellungsverfahren für solche Anwendungen als völlig ungeeignet erachtet, bei denen die Gefahr besteht, dass ein großflächiges Erhitzen des Bauteils bzw. des aufzubauenden Bauteils zu erheblichen Gefü- geveränderungen und / oder Verzug und somit zu nennenswerten Fertigungsungenauigkei- ten führt.

Ein typisches Gebiet der vorgenannten Art, also der Art, dass das generative Herstellungsverfahren als völlig ungeeignet für dieses Gebiet erachtet wird, ist das Gebiet der Reparatur von Schaufeln für Turbinen oder Verdichter von Flugtriebwerken.

hi diesem Fachgebiet kommt im Übrigen erschwerend hinzu, dass Schaufeln, die im Vergleich zueinander ungleichmäßig verzogen sind und in dem gleichen Rotor zum Einsatz kommen, zu erheblichen Drehungleichförmigkeiten des Rotors führen können. Dieses würde nicht nur zu einem deutlich gestiegenen Kerosinverbrauch führen, sondern könnte darüber hinaus gegebenenfalls sogar sicherheitskritische Situationen bewirken.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine einfache Möglichkeit der Schaufel- bzw. Schaufelspitzenreparatur von Schaufeln für Turbinen oder Verdichter von Flugtriebwerken zu schaffen.

Zur Lösung wird eine Vorrichtung zur Reparatur oder Herstellung von Schaufeln, insbesondere von Schaufelspitzen, einer Gasturbine gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 3. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es wird also insbesondere eine Vorrichtung für die Herstellung oder Reparatur einer Gasturbinenschaufel, insbesondere Verdichterschaufel oder Turbinenschaufel, vorgeschlagen. In vorteilhafter Ausgestaltung ist diese Gasturbinenschaufel bzw. Verdichterschaufel bzw. Turbinenschaufel Bestandteil eines Flugtriebwerks. Die Vorrichtung weist eine Haltevorrichtung zum Halten der Gasturbinenschaufel bzw. eines Schaufelblatts der Gasturbinenschaufel auf, sowie eine Absenkeinrichtung für das Absenken der Schaufel bzw. des Schaufelblatts, ein Behältnis für die Aufnahme von Pulver und / oder für die Aufnahme der Schaufel bzw. des Schaufelblatts sowie eine Heizvorrichtung und eine Strahlungsquelle. Die Heizvorrichtung weist eine Induktionsspule auf bzw. ist als Induktionsspule ausgebildet.

Die Strahlungsquelle kann beispielsweise ein Laser oder eine Elektronenstrahlquelle sein. In vorteilhafter Gestaltung ist die Haltevorrichtung mit der Absenkeinrichtung gekoppelt bzw. an oder auf der Absenkeinrichtung angeordnet bzw. fixiert.

Gemäß eine vorteilhaften Gestaltung ist vorgesehen, dass die oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ausführung des oder eines erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Steuerungsvorrichtung für das Steuern einer automatisierten Herstellung oder Reparatur der Schaufeln für Gasturbinen auf. Es kann vorgesehen sein, dass mittels dieser Steuerungsvorrichtung ein erfindungsgemäßes Verfahrens gesteuert wird, und zwar insbesondere automatisch gesteuert wird.

In vorteilhafter Gestaltung ist die Induktionsspule in dem Behältnis, wobei von der Spule Leitungen für eine Spannungsversorgung aus dem Behältnis herausgeführt sind. Die Spule ist vorzugsweise fest gegenüber und / oder am Behältnis angeordnet. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist im Behältnis eine Schutzgasatmosphäre oder ein Vakuum, und zwar insbesondere im oberen Bereich des Behältnisses.

Ferner wird insbesondere ein Verfahren zur Herstellung oder Reparatur von Schaufeln für Gasturbinen vorgeschlagen. Danach ist vorgesehen, dass zumindest ein Abschnitt der Schaufel bzw. des Schaufelblattes dieser Schaufel schichtweise generativ erzeugt wird. Insbesondere zu diesem Zweck wird zunächst ein Grundkörper einer Schaufel aufgebracht und dieser Grundkörper in einer Haltevorrichtung fixiert, insbesondere eingespannt. Der Grundkörper kann beispielsweise eine bereits - beispielsweise generativ oder auf andere Weise - teilweise erzeugte Schaufel bzw. Schaufelblatt sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Grundkörper - insbesondere Im Falle einer Reparatur - einer um einen abgeschnittenen Teil reduzierten Schaufel entspricht. Es kann vorgehen sein, dass der Grundkörper eine bereits teilweise hergestellte oder wiederhergestellte Schaufel ist, die zumindest abschnittsweise bereits mittels eines erfϊndungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ferner vorgesehen, dass eine Pulverschicht auf einen vorbestimmten Abschnitt des Grundkörpers aufgebracht wird. Ferner wird der Grundkörper bzw. ein Bereich des Grundkörpers lokal begrenzt induktiv auf eine Temperatur erwärmt, die größer als eine vorbestimmte Mindesttemperatur ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper bzw. ein Bereich des Grundkörpers auf eine Temperatur induktiv erwärmt wird, die größer als 500°C, bevorzugt größer als 700°C, bevorzugt größer als 850°C, bevorzugt größer als 900°C, bevorzugt größer als 950°C ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper bzw. ein Bereich des Grundkörpers auf ca. 1000°C oder mehr erwärmt wird. Ferner wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der Grundkörper bzw. die angesprochene Pulverschicht bestrahlt bzw. wird der Bereich mit der den vorbestimmten Abschnitt des Grundkörpers bedeckenden Pulverschicht bzw. diesem Abschnitt zum lokalen Verschmelzen der Pulverschicht mit dem Grundkörper bestrahlt.

Im Folgenden soll nun anhand der Figur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden, wobei anzumerken ist, dass auch andere Ausführungsbeispiele unter die Erfindung fallen sollen, so dass die Erfindung nicht nur auf das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur beschränkt ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer Ansicht, wobei mittels dieser Vorrichtung insbesondere ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann.

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Herstellung oder Reparatur von Schaufeln 10 bzw. von Schaufelblättern 10 bzw. von Schaufelspitzen für Turbinen oder Verdichter von Flugtriebwerken.

Die Vorrichtung 1 weist eine Haltevorrichtung 12 für den Grundkörper bzw. für die Schaufel 10 auf. Die Schaufel 10 wird - insbesondere bei der Durchführung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens - in der Haltevorrichtung 12 gehalten. Die Haltevorrich- tung 12 kann beispielsweise eine Klemmvorrichtung sein. Es kann also insbesondere vorgesehen sein, dass das Bauteil 10 bzw. die Schaufel 10 in der Haltevorrichtung 12 eingespannt wird.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist ferner eine absenkbare Einheit bzw. Absenkeinrichtung 14 auf. Diese Absenkeinrichtung 14 dient dazu, dass das Bauteil bzw. die Schaufel 10 für den schichtweisen Aufbau abgesenkt werden kann, und zwar insbesondere gestuft um jeweils ein der jeweiligen Schichtdicke 22 der im Rahmen des generativen Aufbaus zu erzeugenden Schichten entsprechendes Maß.

Es kann vorgesehen sein, dass die Haltevorrichtung 12 mit der Absenkeinrichtung 14 eine gemeinsame Einheit bildet bzw. dass die Haltevorrichtung 12 auf der Absenkeinrichtung 14 montiert ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Haltevorrichtung 12 derart auf der absenkbaren Einheit bzw. Absenkeinrichtung 14 ist, dass eine gleichmäßig dicke Pulverschicht aufgetragen werden kann, und zwar insbesondere um das Bauteil bzw. die Schaufel 10 bzw. das Schaufelblatt aufzubauen.

Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Heizvorrichtung 16 auf, die als HF-Spule bzw. als Induktionsspule 16 gestaltet ist. Der Vorteil einer solchen HF-Spule bzw. Induktionsspule 16 besteht darin, dass mittels dieser eine im wesentlichen begrenzte Erhitzung bzw. Erwärmung bewirkt werden kann. Hiermit kann das Bauteil bzw. die Schaufel 10 im Bereich der zu erzeugenden Pulverschicht bzw. die Pulverschicht induktiv erwärmt werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Spule 16 entweder oberhalb der Pulverschicht oder im Pulver 18 angeordnet ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Pulver selbst dabei nicht aufgeheizt wird bzw. dass die Induktionsspule 16 das Pulver nicht aufgeheizt.

Es kann weiterhin sein, dass die Induktionsspule 16 indirekt einen nicht in Fig. 1 dargestellten Suszeptor erhitzt, der wiederum die Schaufelspitze gleichmäßig erhitzt.

Das - insbesondere lokal im Wesentlichen begrenzte - Erwärmen des Grundkörpers bzw. Bauteils 10 bzw. der Schaufel 10 bzw. des Schaufelblatts 10 kann dabei innerhalb von we- nigen Sekunden auf beispielsweise 10000C oder 10800C bewirkt werden. Durch Strahlen- energie, z.B. durch Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen, kann dann ein lokales Verschmelzen der Pulverschicht mit dem Bauteil bzw. der Schaufel 10 erfolgen.

Zu diesem Zweck kann eine in Fig. 1 nicht dargestellte Strahlenquelle, wie Laser- oder E- lektronenstrahlquelle vorgesehen sein.

Nach dem Erzeugen einer Schicht in der vorgenannten Weise kann das Bauteil mittels der Absenkeinrichtung 14 (insbesondere um eine Schichtdicke) abgesenkt werden, wobei anschließend erneut Pulver 18 aufgetragen, induktiv erhitzt und durch Strahlenenergie verschmolzen wird. Dieser Vorgang kann sich so lange wiederholen, bis die angestrebte (End- )Geometrie erreicht ist.

Anzumerken ist, dass die Vorrichtung 1 ein Behältnis 17 aufweist, in welcher - zumindest auch - Pulver 18 eingebracht ist, das auch zum Aufbau der Schaufel 10 bzw. des Bauteils verwendet wird.

Im oberen Bereich kann in diesem Behältnis 17 eine Schutzgasatmosphäre 20 oder ein Vakuum 20 gegeben sein. Dabei ist insbesondere in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, dass die Spule 16 im Übergangsbereich von der Schutzgasatmosphäre bzw. dem Vakuum zu dem Pulver 18 vorgesehen ist.

Die Gestaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel weist den Vorteil auf, dass das Erwärmen gezielt an der Stelle erfolgen kann, an der die entsprechende Wärme benötigt wird, und nicht über die gesamte Schaufel 10, etwa vom Schaufelfuß her, diese Schaufel 10 erwärmt wird, so dass es zu Verspannungen und / oder Verzug und / oder Gefügeänderungen kommen kann (insbesondere kann z.B. Verminderung der LCF-Festigkeit am Schaufelfuß ein nicht erwünschter Effekt sein).

Durch die Verknüpfung eines generativen Verfahrens mit einer Erwärmungseinrichtung, die als HF-Spule bzw. als Induktionsspule 16 ausgebildet ist, kann gemäß dem Ausfüh- rungsbeispiel eine einfache Vorrichtung für die Reparatur einer Schaufel bzw. eines Schaufelblatts 10 einer Turbine bzw. eines Verdichters eines Gastriebswerks geschaffen werden. Diese Gestaltung lässt sich sogar dahin ausbauen, dass die Schaufeln 10 automatisiert hergestellt werden können. Die Gefahr des Verzugs der Schaufel 10 bzw. von Fertigungsun- genauigkeiten bzw. von Gefügeschäden ist gegenüber bekannten Gestaltungen deutlich vermindert.

Die Schichtdicke 22 kann beispielsweise zwischen 10 μm und 200 μm, bevorzugt zwischen 20 μm und 100 μm, besonders bevorzugt ca. 50 μm oder ca. 30 μm sein.

Es kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper durch die Induktionsspule auf über 1000°C erhitzt wird, so dass (zwischen Bauteil 10 und Schicht )keine Rissbildung erwartet wird. Dabei bleibt die Umgebung kalt, so dass keine Beeinträchtigung der Anlage oder des Bauteils entsteht.

Es kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper und / oder die generativ erzeugten Schichten aus hochschmelzendem (einkristallinen) Werkstoff sind. Es ist insbesondere vorgesehen dass ein Tip-Repair, insbesondere bei hochschmelzenden (einkristallinen) Werkstoffen des Grundkörpers und / oder der Schichten, automatisiert erfolgt, was nach dem Stand der Technik - so weit die Anmelderin informiert ist - nicht möglich ist.

Wie insbesondere das Ausführungsbeispiel zeigt, lassen sich hochschmelzende Werkstoffe verarbeiten bzw. ein automatisierter Tip-Repair durchführen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung für die Herstellung oder Reparatur einer Schaufel (10) für eine Gasturbinen, wobei diese Vorrichtung (1) aufweist: eine Haltevorrichtung (12) zum Halten einer Schaufel (10) bzw. eines Schaufelblatts einer Schaufel (10); eine Absenkeinrichtung (14) für das Absenken der Schaufel (10) bzw. des Schaufelblatts (10); ein Behältnis (17) für die Aufnahme von Pulver (18) und / oder für die Aufnahme der Schaufel (10) bzw. des Schaufelblatts (10); eine Heizvorrichtung (16); und eine Strahlungsquelle; dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (16) als Induktionsspule (16) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Vorrichtung (1) eine Steuerungsvorrichtung für das Steuern einer automatisierten Herstellung oder Reparatur der Schaufeln (10) für Gasturbinen aufweist.
3. Verfahren zur Herstellung oder Reparatur von Schaufeln (10) für Gasturbinen, welches Verfahren derart gestaltet ist, dass zumindest ein Abschnitt der Schaufel (10) bzw. des Schaufelblattes dieser Schaufel (10) schichtweise generativ erzeugt wird,
Aufbringen eines Grundkörpers einer Schaufel (10) und Fixieren, insbesondere Einspannen, dieses Grundkörpers in einer Haltevorrichtung (12); Aufbringen einer Pulverschicht auf einen vorbestimmten Abschnitt des Grundkörpers; lokal begrenztes, , direktes oder indirektes induktives Erwärmen des Grundkörpers bzw. eines Bereichs des Grundkörpers auf eine Temperatur, die größer als eine vorbestimmte Mindesttemperatur ist; und
Bestrahlen im Bereich der den vorbestimmten Abschnitt des Grundkörpers bedeckenden Pulverschicht zum lokalen Verschmelzen der Pulverschicht mit dem Grundkörper.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper und / oder die Haltevorrichtung (12) nach dem Bestrahlen abgesenkt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Absenken des Grundkörpers und / oder der Halteeinrichtung (12) erneut Pulver (18) auf den Grundkörper bzw. auf die an diesem zuvor zum Aufbau der Schaufel (10) bzw. des Schaufelblatts (10) mittels Pulver (18) erzeugte Schicht aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper bzw. die bereits auf diesem zuvor zum Aufbau der Schaufel (10) bzw. des Schaufelblatts (10) mittels Pulver (18) erzeugte Schicht lokal begrenzt, induktiv auf eine Temperatur erwärmt wird, die größer als eine vorbestimmte Mindesttemperatur ist, und dass im Bereich der den Grundkörper bzw. die zuvor erzeugte Schicht bedeckenden weiteren Pulverschicht zum lokalen Verschmelzen der weiteren Pulverschicht mit dem Grundkörper bzw. der zuvor erzeugten Schicht bestrahlt wird.
PCT/DE2007/002199 2006-12-14 2007-12-05 Vorrichtung und verfahren zur reparatur oder herstellung von schaufelspitzen von schaufeln einer gasturbine, insbesondere eines flugtriebwerks WO2008071165A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006058949.1 2006-12-14
DE102006058949A DE102006058949A1 (de) 2006-12-14 2006-12-14 Device and method for repairing or producing blade tips of blades of a gas turbine, in particular an aircraft engine

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/519,117 US8584357B2 (en) 2006-12-14 2007-12-05 Device and method for the repair or production of blade tips of blades of a gas turbine, in particular of an aircraft engine
PL07846397T PL2099582T3 (pl) 2006-12-14 2007-12-05 A device and method for repairing or manufacturing the ends of a gas turbine blade, in particular an aircraft engine
EP07846397.3A EP2099582B1 (de) 2006-12-14 2007-12-05 Vorrichtung und verfahren zur reparatur oder herstellung von schaufelspitzen von schaufeln einer gasturbine, insbesondere eines flugtriebwerks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008071165A1 true WO2008071165A1 (de) 2008-06-19

Family

ID=39226744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2007/002199 WO2008071165A1 (de) 2006-12-14 2007-12-05 Vorrichtung und verfahren zur reparatur oder herstellung von schaufelspitzen von schaufeln einer gasturbine, insbesondere eines flugtriebwerks

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8584357B2 (de)
EP (1) EP2099582B1 (de)
DE (1) DE102006058949A1 (de)
PL (1) PL2099582T3 (de)
WO (1) WO2008071165A1 (de)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2366476A1 (de) * 2010-03-10 2011-09-21 General Electric Company Verfahren zur Herstellung von Turbinenschaufeln und Spitzenstrukturen dafür
DE102010050531A1 (de) 2010-09-08 2012-03-08 Mtu Aero Engines Gmbh Method and device for the generative production of at least one component region
DE102010048335A1 (de) 2010-10-13 2012-04-19 Mtu Aero Engines Gmbh Method and device for generative production
EP2572815A1 (de) 2011-09-22 2013-03-27 MTU Aero Engines GmbH Multifrequente Induktionserwärmung von generativ hergestellten Bauteilen
DE102012206122A1 (de) 2012-04-13 2013-10-17 MTU Aero Engines AG Multiple coil arrangement for a device for the generative production of components and corresponding manufacturing method
EP2789413A1 (de) 2013-04-08 2014-10-15 MTU Aero Engines GmbH Temperaturregelung für eine Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102014108061A1 (de) 2013-06-20 2014-12-24 Eos Gmbh Electro Optical Systems Device and method for the generative production of at least one component region of a component
DE102014108081A1 (de) 2013-06-20 2014-12-24 Eos Gmbh Electro Optical Systems Device and method for the generative production of at least one component region of a component
EP2913124A2 (de) 2014-02-28 2015-09-02 MTU Aero Engines GmbH Erzeugung von Druckeigenspannungen bei generativer Fertigung
DE102015214994A1 (de) * 2015-08-06 2017-02-09 MTU Aero Engines AG A method of manufacturing or repairing a component and apparatus for manufacturing and repairing a component
EP2782705B1 (de) 2011-11-22 2017-09-13 MTU Aero Engines GmbH Verfahren zum generativen herstellen eines bauteils unter verwendung eines laserstrahles vor, während und nach dem verbinden
CN107931948A (zh) * 2017-11-14 2018-04-20 哈尔滨工业大学 一种非铁磁性金属管件中微裂纹的修复装置及方法
DE102018203877A1 (de) 2018-03-14 2019-09-19 MTU Aero Engines AG METHOD FOR GENERATIVELY MANUFACTURING COMPONENTS FROM MATERIAL-HARDENED MATERIALS
US10875258B2 (en) 2011-09-22 2020-12-29 MTU Aero Engines AG Multi-frequency induction heating of generatively produced components

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009048665A1 (de) * 2009-09-28 2011-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Turbine blade and method for its production
DE102009051479A1 (de) 2009-10-30 2011-05-05 Mtu Aero Engines Gmbh Method and device for producing a component of a turbomachine
FR2962357B1 (fr) * 2010-07-09 2013-02-22 Snecma Procede de reparation ou de rechargement d'au moins une piece metallique
DE102010031795B4 (de) * 2010-07-20 2015-05-28 Lufthansa Technik Ag Verfahren zur Reparatur von Gasturbinenbauteilen aus keramischen Verbundwerkstoffen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP2415552A1 (de) * 2010-08-05 2012-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch selektives Laserschmelzen
US9205509B2 (en) * 2011-08-31 2015-12-08 General Electric Company Localized cleaning process and apparatus therefor
DE102011086524A1 (de) * 2011-11-17 2013-05-23 Mtu Aero Engines Gmbh Armouring of sealing fins of TiAl blades by inductive soldering of hard material particles
US9260978B2 (en) 2012-03-19 2016-02-16 General Electric Company System and method for heating a stator segment
DE102012206125A1 (de) 2012-04-13 2013-10-17 MTU Aero Engines AG Process for the production of low-pressure turbine blades made of TiAl
US9527109B2 (en) * 2013-06-05 2016-12-27 General Electric Company Coating process and coated article
DE102013212620A1 (de) * 2013-06-28 2014-12-31 Trumpf Gmbh + Co. Kg Method and machine for generating a three-dimensional component by selective laser melting
EP2857177A1 (de) * 2013-10-01 2015-04-08 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum schichtweisen Aufbau eines dreidimensionalen Bauteils sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP3068929B1 (de) 2013-11-14 2018-01-17 General Electric Company Geschichtete herstellung von einkristallinen legierungskomponenten
US10343392B2 (en) 2015-08-27 2019-07-09 General Electric Company Powder-bed additive manufacturing devices and methods
US20170355019A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-14 Hamilton Sundstrand Corporation Thermal control for additive manufacturing
DE102017201994A1 (de) * 2017-02-08 2018-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for the powder bed-based additive construction of a plurality of similar components
US10717130B2 (en) 2017-02-22 2020-07-21 General Electric Company Method of manufacturing turbine airfoil and tip component thereof
US10625342B2 (en) * 2017-02-22 2020-04-21 General Electric Company Method of repairing turbine component
US10610933B2 (en) * 2017-02-22 2020-04-07 General Electric Company Method of manufacturing turbine airfoil with open tip casting and tip component thereof
US10702958B2 (en) 2017-02-22 2020-07-07 General Electric Company Method of manufacturing turbine airfoil and tip component thereof using ceramic core with witness feature

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818562A (en) 1987-03-04 1989-04-04 Westinghouse Electric Corp. Casting shapes
US4851188A (en) 1987-12-21 1989-07-25 United Technologies Corporation Method for making a turbine blade having a wear resistant layer sintered to the blade tip surface
DE19903436A1 (de) 1999-01-29 2000-08-24 Fraunhofer Ges Forschung Process for the production of three-dimensional shaped bodies
US20010014403A1 (en) 1997-08-12 2001-08-16 Lawrence Evans Brown Method and apparatus for making components by direct laser processing

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6333484B1 (en) * 2000-03-17 2001-12-25 Chromalloy Gas Turbine Corporation Welding superalloy articles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818562A (en) 1987-03-04 1989-04-04 Westinghouse Electric Corp. Casting shapes
US4851188A (en) 1987-12-21 1989-07-25 United Technologies Corporation Method for making a turbine blade having a wear resistant layer sintered to the blade tip surface
US20010014403A1 (en) 1997-08-12 2001-08-16 Lawrence Evans Brown Method and apparatus for making components by direct laser processing
DE19903436A1 (de) 1999-01-29 2000-08-24 Fraunhofer Ges Forschung Process for the production of three-dimensional shaped bodies

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2366476A1 (de) * 2010-03-10 2011-09-21 General Electric Company Verfahren zur Herstellung von Turbinenschaufeln und Spitzenstrukturen dafür
DE102010050531A1 (de) 2010-09-08 2012-03-08 Mtu Aero Engines Gmbh Method and device for the generative production of at least one component region
WO2012048696A2 (de) 2010-09-08 2012-04-19 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren und vorrichtung zur generativen herstellung zumindest eines bauteilbereichs
US10285222B2 (en) 2010-09-08 2019-05-07 MTU Aero Engines AG Method and device for generatively producing at least one component area
DE102010048335A1 (de) 2010-10-13 2012-04-19 Mtu Aero Engines Gmbh Method and device for generative production
CN103945962A (zh) * 2011-09-22 2014-07-23 Mtu飞机发动机有限公司 生成式制造的构件的多频感应加热
EP2572815A1 (de) 2011-09-22 2013-03-27 MTU Aero Engines GmbH Multifrequente Induktionserwärmung von generativ hergestellten Bauteilen
WO2013041195A2 (de) 2011-09-22 2013-03-28 Mtu Aero Engines Gmbh Multifrequente induktionserwärmung von generativ hergestellten bauteilen
WO2013041195A3 (de) * 2011-09-22 2013-07-11 Mtu Aero Engines Gmbh Multifrequente induktionserwärmung von generativ hergestellten bauteilen
US10875258B2 (en) 2011-09-22 2020-12-29 MTU Aero Engines AG Multi-frequency induction heating of generatively produced components
EP2782705B1 (de) 2011-11-22 2017-09-13 MTU Aero Engines GmbH Verfahren zum generativen herstellen eines bauteils unter verwendung eines laserstrahles vor, während und nach dem verbinden
WO2013152751A1 (de) 2012-04-13 2013-10-17 Mtu Aero Engines Gmbh Mehrfach-spulenanordnung für eine vorrichtung zur generativen herstellung von bauteilen und entsprechendes herstellungsverfahren
DE102012206122A1 (de) 2012-04-13 2013-10-17 MTU Aero Engines AG Multiple coil arrangement for a device for the generative production of components and corresponding manufacturing method
US10201853B2 (en) 2012-04-13 2019-02-12 MTU Aero Enginges AG Multiple coil arrangement for a device for generative production of components and corresponding production method
WO2014166567A1 (de) 2013-04-08 2014-10-16 MTU Aero Engines AG Temperaturregelung für eine vorrichtung zur generativen herstellung von bauteilen und entsprechendes herstellungsverfahren
US10464170B2 (en) 2013-04-08 2019-11-05 MTU Aero Engines AG Temperature regulation for a device for the additive manufacturing of components and corresponding production method
EP2789413A1 (de) 2013-04-08 2014-10-15 MTU Aero Engines GmbH Temperaturregelung für eine Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen und entsprechendes Herstellungsverfahren
US10518325B2 (en) 2013-06-20 2019-12-31 MTU Aero Engines AG Device and method for additively producing at least one component region of a component
DE102014108061A1 (de) 2013-06-20 2014-12-24 Eos Gmbh Electro Optical Systems Device and method for the generative production of at least one component region of a component
DE102014108081A1 (de) 2013-06-20 2014-12-24 Eos Gmbh Electro Optical Systems Device and method for the generative production of at least one component region of a component
DE102014203711A1 (de) 2014-02-28 2015-09-03 MTU Aero Engines AG Generation of residual compressive stresses in generative production
EP2913124A2 (de) 2014-02-28 2015-09-02 MTU Aero Engines GmbH Erzeugung von Druckeigenspannungen bei generativer Fertigung
DE102015214994A1 (de) * 2015-08-06 2017-02-09 MTU Aero Engines AG A method of manufacturing or repairing a component and apparatus for manufacturing and repairing a component
CN107931948A (zh) * 2017-11-14 2018-04-20 哈尔滨工业大学 一种非铁磁性金属管件中微裂纹的修复装置及方法
DE102018203877A1 (de) 2018-03-14 2019-09-19 MTU Aero Engines AG METHOD FOR GENERATIVELY MANUFACTURING COMPONENTS FROM MATERIAL-HARDENED MATERIALS

Also Published As

Publication number Publication date
PL2099582T3 (pl) 2017-10-31
DE102006058949A1 (de) 2008-06-19
US8584357B2 (en) 2013-11-19
EP2099582A1 (de) 2009-09-16
US20100151145A1 (en) 2010-06-17
EP2099582B1 (de) 2017-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2986760B1 (de) Regenerierung eines zusätzlich hergestellten bauelements zur behebung von defekten und zur änderung der mikrostruktur
EP2700459B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes
US9429023B2 (en) Gas turbine engine components and methods for their manufacture using additive manufacturing techniques
CN104428101B (zh) 使用复合填料粉末的高温合金的包覆和熔焊的方法
US9844812B2 (en) Process for the production of articles made of a gamma-prime precipitation-strengthened nickel-base superalloy by selective laser melting (SLM)
JP2017504714A (ja) 単結晶合金部品の積層製造
CN105142827B (zh) 用于增材制造的构建板和装置
Henderson et al. Nickel based superalloy welding practices for industrial gas turbine applications
US5822852A (en) Method for replacing blade tips of directionally solidified and single crystal turbine blades
EP1689553B1 (de) Verfahren zur reparatur von einkristallsuperlegierungen durch laserschweissen und produkte daraus
US9943933B2 (en) Repair of gas turbine engine components
US10086481B2 (en) Carrier arrangement for use in a method for simultaneously repairing a plurality of components
KR20160101972A (ko) 파우더 기반 첨가 제조 공정에서 사용하기 위한 감마 프라임 석출 강화 니켈계 초합금
RU2684989C2 (ru) Способ послепроизводственной термической обработки аддитивно изготовленных изделий из упрочненных гамма-прим-фазой суперсплавов
EP2790858B1 (de) Verfahren zur generativen herstellung eines artikels aus schwer zu schweissendem material
US6384365B1 (en) Repair and fabrication of combustion turbine components by spark plasma sintering
CN102483009B (zh) 用于制造内燃机的复合式活塞的方法
CN104662274B (zh) 通过增材制造技术制备的超级冷却的涡轮区段组件
EP2865465B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer metallischen Komponente mittels Zusatzlaserfertigung
US9770758B2 (en) Method for forming a directionally solidified replacement body for a component using additive manufacturing
RU2553142C2 (ru) Способ и установка для сварки лазерным лучом по меньшей мере двух компонентов
JP5247990B2 (ja) 金属構成部品を製造する方法
US6333484B1 (en) Welding superalloy articles
Liu et al. TC17 titanium alloy laser melting deposition repair process and properties
US6787740B2 (en) Integrally bladed rotor airfoil fabrication and repair techniques

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07846397

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2007846397

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007846397

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12519117

Country of ref document: US