WO2010051799A2 - Reparaturverfahren - Google Patents

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Karl-Heinz Dusel
Erwin Bayer
Albin Platz
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Mtu Aero Engines Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a repair method for gas turbine components, in particular for gas turbine blades. Furthermore, the invention relates to a process chamber for the repair method according to the invention.
  • Gas turbine components such as gas turbine blades of an integrally bladed gas turbine rotor are subject to wear during operation. Wear can make it necessary to repair the gas turbine components after damage by removing damaged portions of the gas turbine components from them and renewing them after removing the damaged portions.
  • stator-side rotor blades of integrally bladed gas turbine rotors are subject to wear, in particular due to oxidation, corrosion, erosion, and bird strike or even hail, so that damaged portions thereof must be removed and replaced after removal.
  • stator-side components such as guide vanes or housing structures are subject to wear, which may require a repair of the same.
  • DE 3909733 A1 discloses a method for repairing, for example, integrally bladed gas turbine rotors, in which a damaged section of the gas turbine blade to be repaired is removed and renewed after removal of the same by welding a replacement part.
  • a damaged section of the gas turbine blade to be repaired is removed and renewed after removal of the same by welding a replacement part.
  • inductive pressure welding is used.
  • rotor blades of a gas turbine rotor can be repaired by renewing same by laser powder build-up welding after removal of a damaged portion from the blade.
  • laser powder build-up welding it is difficult to ensure adequate contour accuracy.
  • the present invention is based on the problem of providing a novel repair method for gas turbine components, in particular for gas turbine blades.
  • the repair method for gas turbine components comprises at least the following steps: a) provision of a gas turbine component to be repaired; b) removing a damaged portion of the gas turbine engine component to be repaired to form a planar interface; c) at least partially arranging the gas turbine component to be repaired in a process chamber, such that the planar separation surface extends approximately horizontally within the process chamber; d) filling the process chamber with a material compatible with the material of the gas turbine component to be repaired metal powder, namely up to the level of the interface; e) building the removed portion on the parting surface by coating metal powder on the parting surface and fusing the metal powder applied to the parting surface layer by layer with the parting surface.
  • a repair of gas turbine components can be realized while ensuring a high contour accuracy.
  • a damaged portion removed from a gas turbine component to be repaired can be renewed with a minimum of oversize.
  • Another advantage of the method according to the invention is that a high quality of the forming material structure can be ensured.
  • the method according to the invention can be automated and therefore enables good reproducibility. Furthermore, the method allows cost-effective repair of gas turbine components compared to other repair methods.
  • a process chamber according to the invention is defined in claim 8. Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Exemplary embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing, without being limited thereto. Showing:
  • FIG. 1 shows a representation to illustrate the method according to the invention and a process chamber according to the invention in the repair of an integrally bladed gas turbine rotor.
  • FIG. 2 a longitudinal section through the arrangement of Fig. 1; and FIG. 3 shows a cross section through the arrangement of FIG. 1.
  • the invention relates to a repair method for gas turbine components, in particular for gas turbine blades.
  • the method is particularly suitable for repairing gas turbine blades of an integrally bladed gas turbine rotor and for repairing complex housing structures of a gas turbine.
  • a gas turbine component to be repaired is provided. Subsequently, in a second step of the method according to the invention, a damaged section is removed from the gas turbine component to be repaired, namely with the formation of an approximately planar separation surface.
  • the gas turbine component to be repaired is positioned at least in sections in a third step in a process chamber, namely such that the planar parting surface is oriented or extends approximately horizontally.
  • the process chamber is filled with metal powder, wherein the metal powder is compound-compatible with the material of the gas turbine component to be repaired.
  • This filling of the process chamber with the metal powder takes place up to the level of the separating surface, ie until the edges of the separating surface are reached.
  • the process chamber can be evacuated or flooded with inert gas or inert gas.
  • the section removed from the gas turbine component is reconstructed on the separation surface in a sixth step of the process according to the invention, namely by applying metal powder layer by layer to the separation surface and by fusing the metal powder applied in layers to the separation surface the interface.
  • This layer-by-layer application of metal powder and fusion thereof with the interface is done in several steps until the removed section has been rebuilt.
  • the fusion of the metal powder applied in layers with the separating surface takes place by using a thermal energy source, in particular using a laser or an electron beam.
  • the erf ⁇ ndungssiee method allows a contour accurate construction of the removed, damaged section on the separation surface with minimal oversize. It forms a high quality of the material structure.
  • smoothing of the rebuilt portion may occur to form the original contour on the repaired gas turbine component.
  • the repair method according to the invention is particularly suitable for the repair of
  • Gas turbine blades such. B. rotor-side blades or stator-side vanes.
  • the repair method of the invention finds use in the repair of blades of an integrally bladed gas turbine rotor. Also can
  • FIGs. 1 to 3 illustrate the invention for the preferred application in the repair of an integrally bladed gas turbine rotor 10 in the region of a blade 11 thereof.
  • a connection portion 19 of the blade 11 in a process chamber 12 wherein the connection portion 19 of the blade 11 via an insertion opening of the process chamber 12 in such a receiving space 13 of the process chamber 12 is introduced, that a parting surface 20 of the blade 11 within the process chamber 12 and within the receiving space 13 thereof extends horizontally.
  • the insertion opening of the process chamber 12 is assigned a sealing device 14 in order to seal the connecting section 19 of the moving blade 11, which is inserted into the receiving space 13 of the same via the insertion opening of the process chamber 12, with respect to the insertion opening.
  • the process chamber 12 can be inserted into the same metal powder via a filling opening 18 and positioned on the separating surface 20 of the blade 11, wherein the process chamber 12 is applied to the separating surface 20 of the blade 11 by means of a translationally displaceable slide 15
  • Metal powder can be made uniform. Alternatively, by processing the process chamber or reducing the volume, the powder in the process chamber can be used for the layer application.
  • the method according to the invention can be carried out particularly preferably in the repair of integrally bladed gas turbine rotors.
  • the process chamber 12 is characterized by a small, compact design, which makes it possible to selectively and safely repair a damaged blade of an integrally bladed gas turbine rotor.
  • the connecting section 19 of the moving blade 11 introduced into the process chamber 12 can be sealed.
  • the slider 15 serves to equalize the metal powder applied to the parting surface 20 of the connecting section 19 of the moving blade 11 and also to even out a surface of a powder bed 21 positioned in the receiving space 13.
  • a section removed from the damaged moving blade 11 can be arranged in layers or layers are renewed in layers, wherein for this purpose the process chamber 12 relative to the blade 11 in the micron range is relatively displaced.
  • a metering device by means of which the metal powder can be introduced via the insertion opening 18 into the receiving space 13 of the process chamber 12, and a beam source, which serves to fuse the metal powder with the material of the blade 11 to be repaired, not shown.
  • a blade 11 of an integrally bladed gas turbine rotor 10 can be selectively renewed.
  • Process chamber are positioned, but only the damaged and to be renewed Blade 11 is arranged in the process chamber 12. Thereby, a local powder bed for selectively renewing the blade 11 of an integrally bladed gas turbine rotor 10 is provided. Interference contours, such as with respect to the parting surface 20 of the damaged blade 11 projecting, adjacent blades do not hinder the repair of the damaged blade 11th
  • the separating surface 20 within the process chamber 12 is realigned by means of a relative movement between the process chamber 12 and the gas turbine rotor 10, with subsequent new metal powder the introduction port 18 of the process chamber is inserted therein to renew the powder layer on the separation surface 20 of the blade 11.
  • the metal powder applied to the separating surface 20 of the blade 11 to be repaired is in turn uniformed by means of the slider 15, in order to then build up a new layer on the connecting region of the blade 11. This relative movement and the layered construction of the blade 11 to be repaired takes place in the ⁇ m range.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reparaturverfahren für Gasturbinenbauteile, insbesondere für Gasturbinenschaufeln, mit zumindest folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines zu reparierenden Gasturbinenbauteils; b) Entfernen eines beschädigten Abschnitts von dem zu reparierenden Gasturbinenbauteil unter Ausbildung einer ebenen Trennfläche; c) zumindest bereichsweise Anordnen des zu reparierenden Gasturbinenbauteils in einer Prozesskammer, derart, dass die ebene Trennfläche innerhalb der Prozesskammer in etwa horizontal verläuft; d) Befüllen der Prozesskammer mit einem zum Werkstoff des zu reparierenden Gasturbinenbauteils verbindungskompatiblen Metallpulver, nämlich bis zum Niveau der Trennfläche; e) Aufbauen des entfernten Abschnitts auf der Trennfläche durch schichtweise Auftragen von Metallpulver auf die Trennfläche und durch Verschmelzen des schichtweise auf die Trennfläche aufgetragenen Metallpulvers mit der Trennfläche.

Description

Reparaturverfahren
Die Erfindung betrifft ein Reparaturverfahren für Gasturbinenbauteile, insbesondere für Gasturbinenschaufeln. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Prozesskammer für das er- findungsgemäße Reparaturverfahren.
Gasturbinenbauteile wie zum Beispiel Gasturbinenschaufeln eines integral beschaufelten Gasturbinenrotors unterliegen während des Betriebs einem Verschleiß. Durch den Verschleiß kann es erforderlich werden, die Gasturbinenbauteile nach Beschädigung dadurch zu reparieren, dass beschädigte Abschnitte der Gasturbinenbauteile von denselben entfernt sowie nach dem Entfernen der beschädigten Abschnitte dieselben erneuert werden.
So sind zum Beispiel die rotorseitigen Laufschaufeln integral beschaufelter Gasturbinenrotoren während des Betriebs einem Verschleiß insbesondere durch Oxidation, Korrosion, Erosion sowie Vogelschlag oder auch Hagelschlag ausgesetzt, sodass beschädigte Abschnitte derselben entfernt sowie nach dem Entfernen erneuert werden müssen. Auch sta- torseitige Bauteile wie zum Beispiel Leitschaufeln oder Gehäusestrukturen unterliegen einem Verschleiß, der eine Reparatur derselben erforderlich machen kann.
Aus der DE 3909733 Al ist ein Verfahren zum Reparieren von zum Beispiel integral beschaufelten Gasturbinenrotoren bekannt, bei welchem ein beschädigter Abschnitt der zu reparierenden Gasturbinenschaufel entfernt und nach dem Entfernen derselbe durch Anschweißen eines Ersatzteils erneuert wird. Hierbei kommt vorzugsweise induktives Pressschweißen zum Einsatz.
Aus der Praxis ist es ferner bekannt, z. B. Laufschaufeln eines Gasturbinenrotors dadurch zu reparieren, dass nach dem Entfernen eines beschädigten Abschnitts von der Laufschaufel derselbe durch Laserpulverauftragsschweißen erneuert wird. Bei der Reparatur über La- serpulverauftragsschweißen bereitet jedoch die Gewährleistung einer ausreichenden Kon- turgenauigkeit Schwierigkeiten.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren zum Reparieren von Gasturbinenbauteilen, mit welchem unter Gewährleistung einer hohen Konturgenauigkeit eine Reparatur möglich ist.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde ein neuartiges Reparaturverfahren für Gasturbinenbauteile, insbesondere für Gasturbinenschaufeln, zu schaffen.
Dieses Problem wird durch ein Reparaturverfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungs- gemäß umfasst das Reparaturverfahren für Gasturbinenbauteile, insbesondere für Gasturbinenschaufeln, zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines zu reparierenden Gasturbinenbauteils; b) Entfernen eines beschädigten Abschnitts von dem zu reparierenden Gasturbinenbauteil unter Ausbildung einer ebenen Trennfläche; c) zumindest bereichsweise Anordnen des zu reparierenden Gasturbinenbauteils in einer Prozesskammer, derart, dass die ebene Trennfläche innerhalb der Prozesskammer in etwa horizontal verläuft; d) Befüllen der Prozesskammer mit einem zum Werkstoff des zu reparierenden Gasturbinenbauteils verbindungskompatiblen Metallpulver, nämlich bis zum Niveau der Trennfläche; e) Aufbauen des entfernten Abschnitts auf der Trennfläche durch schichtweise Auftragen von Metallpulver auf die Trennfläche und durch Verschmelzen des schichtweise auf die Trennfläche aufgetragenen Metallpulvers mit der Trennfläche.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Reparatur von Gasturbinenbauteilen unter Gewährleistung einer hohen Konturgenauigkeit realisiert werden. Ein von einem zu reparierenden Gasturbinenbauteil entfernter, beschädigter Abschnitt kann mit geringstem Aufmaß erneuert werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine hohe Qualität des sich ausbildenden Werkstoffgefüges gewährleistet werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist automatisierbar und ermöglicht daher eine gute Reproduzierbarkeit. Ferner erlaubt das Verfahren im Vergleich zu anderen Reparaturverfahren eine kostengünstige Reparatur von Gasturbinenbauteilen.
Eine erfindungsgemäße Prozesskammer ist in Anspruch 8 definiert. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Darstellung zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Prozesskammer bei der Reparatur eines integral beschaufelten Gasturbinenrotors;
Fig. 2: einen Längsschnitt durch die Anordnung der Fig. 1 ; und Fig. 3 : einen Querschnitt durch die Anordnung der Fig. 1.
Die Erfindung betrifft ein Reparaturverfahren für Gasturbinenbauteile, insbesondere für Gasturbinenschaufeln. Besonders eignet sich das Verfahren zur Reparatur von Gasturbinenschaufeln eines integral beschaufelten Gasrurbinenrotors sowie zur Reparatur komple- xer Gehäusestrukturen einer Gasturbine.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein zu reparierendes Gasturbinebauteil bereitgestellt. Nachfolgend wird in einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens vom zu reparierenden Gasturbinenbauteil ein beschädigter Abschnitt entfernt, nämlich unter Ausbildung einer in etwa ebenen Trennfläche.
Nach dem Abtrennen des beschädigten Abschnitts vom zu reparierenden Bauteil unter Ausbildung der ebenen Trennfläche wird das zu reparierende Gasturbinebauteil zumindest abschnittsweise in einem dritten Schritt in einer Prozesskammer positioniert, nämlich der- art, dass die ebene Trennfläche in etwa horizontal ausgerichtet ist bzw. verläuft.
Darauffolgend wird in einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens die Prozesskammer mit Metallpulver befüllt, wobei das Metallpulver zum Werkstoff des zu reparierenden Gasturbinebauteils verbindungskompatibel ist. Dieses Befüllen der Prozesskam- mer mit dem Metallpulver erfolgt bis zum Niveau der Trennfläche, also bis zum Erreichen von Kanten der Trennfläche. Darauffolgend kann in einem fünften Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens die Prozesskammer evakuiert oder mit Schutzgas bzw. Inertgas geflutet werden.
Anschließend an das Evakuieren bzw. Fluten der Prozesskammer mit Inertgas wird in einem sechsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens der vom Gasturbinebauteil entfernte Abschnitt auf der Trennfläche neu aufgebaut, nämlich durch schichtweise Auftragen von Metallpulver auf die Trennfläche und durch Verschmelzen des schichtweise auf die Trennfläche aufgetragenen Metallpulvers mit der Trennfläche.
Dieses schichtweise Auftragen von Metallpulver und Verschmelzen desselben mit der Trennfläche erfolgt in mehreren Schritten, bis der entfernte Abschnitt neu aufgebaut worden ist. Das Verschmelzen des schichtweise aufgetragenen Metallpulvers mit der Trennfläche erfolgt unter Verwendung einer thermischen Energiequelle, insbesondere unter Ver- wendung eines Lasers oder eines Elektronenstrahls.
Das erfϊndungsgemäße Verfahren erlaubt ein konturgenaues Aufbauen des entfernten, beschädigten Abschnitts auf der Trennfläche mit geringstem Aufmaß. Es bildet sich eine hohe Qualität des Werkstoffgefüges aus.
Anschließend an das Aufbauen des entfernten Abschnitts kann ein Glätten des neu aufgebauten Abschnitts erfolgen, umso die Originalkontur am reparierten Gasturbinenbauteil auszubilden.
Das erfindungsgemäße Reparaturverfahren eignet sich insbesondere zur Reparatur von
Gasturbinenschaufeln wie z. B. rotorseitigen Laufschaufeln oder statorseitigen Leitschaufeln.
Vorzugsweise findet das erfindungsgemäße Reparaturverfahren bei der Reparatur von Laufschaufeln eines integral beschaufelten Gasturbinenrotors Verwendung. Auch können
Gehäusestrukturen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren repariert werden. Fig. 1 bis 3 verdeutlichen die Erfindung für den bevorzugten Anwendungsfall bei der Reparatur eines integral beschaufelten Gasturbinenrotors 10 im Bereich einer Laufschaufel 11 desselben. Nach dem Entfernen eines beschädigten Abschnitts von der Laufschaufel 11 wird, wie insbesondere Fig. 2 und 3 entnommen werden kann, ein Anbindungsabschnitt 19 der Laufschaufel 11 in einer Prozesskammer 12 angeordnet, wobei der Anbindungsabschnitt 19 der Laufschaufel 11 über eine Einführöffnung der Prozesskammer 12 derart in einen Aufnahmeraum 13 der Prozesskammer 12 eingeführt wird, dass eine Trennfläche 20 der Laufschaufel 11 innerhalb der Prozesskammer 12 bzw. innerhalb des Aufnahmeraums 13 derselben horizontal verläuft.
Der Einführöffnung der Prozesskammer 12 ist dabei gemäß Fig. 2 und 3 eine Dichteinrichtung 14 zugeordnet, um den Anbindungsabschnitt 19 der Laufschaufel 11, der über die Einführöffnung der Prozesskammer 12 in den Aufnahmeraum 13 derselben eingeführt ist, ge- genüber der Einführöffnung abzudichten.
Zur Erneuerung der beschädigten Laufschaufel 11 ist über eine Einfüllöffnung 18 der Prozesskammer 12 in dieselbe Metallpulver einführbar und auf der Trennfläche 20 der Laufschaufel 11 positionierbar, wobei mit Hilfe eines translatorisch verschiebbaren Schiebers 15 der Prozesskammer 12 das auf die Trennfläche 20 der Laufschaufel 11 aufgetragene
Metallpulver vergleichmäßigt werden kann. Alternativ kann durch Verfahren der Prozesskammer oder Volumenverringerung das in der Prozesskammer befindliche Pulver für den Schichtauftrag verwendet werden.
Durch Verschieben des Schiebers 15 in Richtung des in Fig. 2 gezeigten Doppelpfeils kann auf die Trennfläche 20 der Laufschaufel 11 überschüssig aufgetragenes Metallpulver von der Trennfläche 20 abgeschoben werden. Mit Hilfe des Schiebers 15 ist es möglich, auf der Trennfläche 20 eine exakt definierte Schicht von Metallpulver bereitzustellen, und zwar bevor das Metallpulver mit dem Werkstoff der zu reparierenden Laufschaufel 11 ver- schmolzen wird. Mit Hilfe des Schiebers 15 von der Trennfläche 20 der Laufschaufel 11 überschüssig abgeschobenes Metallpulver kann in einem Überlaufbereich 16 der Prozesskammer 12 gesammelt und über eine dem Überlaufbereich 16 zugeordnete Ausnehmung 17 aus dem Überlaufbereich 16 entfernt werden.
Mit der in Fig. 1 bis 3 dargestellten erfϊndungsgemäßen Prozesskammer 12 kann das erfindungsgemäße Verfahren bei der Reparatur von integral beschaufelten Gasturbinenrotoren besonders bevorzugt ausgeführt werden. Die Prozesskammer 12 zeichnet sich durch eine kleine, kompakte Bauweise aus, wodurch es möglich ist, eine beschädigte Laufschaufel ei- nes integral beschaufelten Gasturbinenrotors selektiv und sicher zu reparieren. Über die vorzugsweise elastische Dichteinrichtung 14 kann der in die Prozesskammer 12 eingeführte Anbindungsabschnitt 19 der Laufschaufel 11 abgedichtet werden.
Der Schieber 15 dient der Vergleichmäßigung des auf die Trennfläche 20 des Anbindungs- abschnitts 19 der Laufschaufel 11 aufgetragenen Metallpulvers und auch der Vergleichmäßigung einer Oberfläche eines im Aufnahmeraum 13 positionierten Pulverbetts 21. Mit der Prozesskammer 12 kann ein von der beschädigten Laufschaufel 11 entfernter Abschnitt schichtweise bzw. lagenweise erneuert werden, wobei hierzu die Prozesskammer 12 gegenüber der Laufschaufel 11 im μm-Bereich relativ verlagerbar ist. Eine Möglichkeit, diese Relativbewegung zwischen der Prozesskammer 12 und der Laufschaufel 11 zu realisieren, sind z. B. Piezoaktuatoren.
In Fig. 1 bis 3 sind eine Dosiereinrichtung, mit Hilfe derer das Metallpulver über die Einführöffnung 18 in den Aufnahmeraum 13 der Prozesskammer 12 eingeführt werden kann, sowie eine Strahlquelle, die dem Verschmelzen des Metallpulvers mit dem Werkstoff der zu reparierenden Laufschaufel 11 dient, nicht gezeigt.
Mit der erfindungsgemäßen Prozesskammer 12 kann, wie bereits erwähnt, insbesondere eine Laufschaufel 11 eines integral beschaufelten Gasturbinenrotors 10 selektiv erneuert werden. Hierzu muss nicht der gesamte integral beschaufelte Gasturbinenrotor 10 in einer
Prozesskammer positioniert werden, vielmehr wird nur die beschädigte und zu erneuernde Laufschaufel 11 in der Prozesskammer 12 angeordnet. Hierdurch wird ein lokales Pulverbett zur selektiven Erneuerung der Laufschaufel 11 eines integral beschaufelten Gasturbinenrotors 10 bereitgestellt. Störkonturen, wie z.B. gegenüber der Trennfläche 20 der beschädigten Laufschaufel 11 vorstehende, benachbarte Laufschaufeln behindern dabei nicht das Reparieren der beschädigten Laufschaufel 11.
Nach dem Auftragen einer definierten Pulverschicht auf die Trennfläche 20 der Laufschaufel 11 und nach dem Verschmelzen dieser Pulverschicht mit der Laufschaufel 11 wird über eine Relativbewegung zwischen Prozesskammer 12 und Gasturbinenrotor 10 die Trennflä- che 20 innerhalb der Prozesskammer 12 neu ausgerichtet, wobei anschließend neues Metallpulver über die Einführöffnung 18 der Prozesskammer in dieselbe eingeführt wird, um die Pulverschicht auf der Trennfläche 20 der Laufschaufel 11 erneuern. Über den Schieber 15 wird das auf der Trennfläche 20 der zu reparierenden Laufschaufel 11 aufgetragene Metallpulver wiederum vergleichmäßigt, um dann eine neue Schicht auf dem Anbindungsbe- reich der Laufschaufel 11 aufzubauen. Diese Relativbewegung sowie das schichtweise Aufbauen der zu reparierenden Laufschaufel 11 erfolgt im μm-Bereich.

Claims

Ansprüche
1. Prozesskammer für die Reparatur eines Gasturbinenbauteils, welches nach Entfernen eines beschädigten Abschnitts eine ebene Trennfläche aufweist, wobei der entfernte Abschnitt durch schichtweises Auftragen von Metallpulver auf die Trennfläche und durch Verschmelzen des Metallpulvers mit der Trennfläche wider aufgebaut wird, insbesondere für die Reparatur einer Laufschaufel eines integral beschaufelten Gasturbinenrotors, mit einer Einführöffhung, um einen die Trennfläche aufweisenden Abschnitt eines zu reparierenden Gasturbinenbauteils in die Prozesskammer einzu- führen, wobei der Einführöffnung eine Dichteinrichtung (14) zugeordnet ist, die den
Abschnitt des Gasturbinenbauteils gegenüber der Einführöffhung abdichtet, und mit einem in die Prozesskammer hineinragenden und parallel zur Trennfläche bewegbaren Schieber (15), um auf die Trennfläche aufgetragenes Metallpulver zu vergleichmäßigen und so auf der Trennfläche vor dem Verschmelzen des Metallpulvers mit dem Werkstoff des zu reparierenden Gasturbinenbauteils eine definierte, gleichmäßige Metallpulverschicht bereitzustellen.
2. Prozesskammer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe gegenüber dem zu reparierenden Gasturbinenbauteil relativ verlagerbar ist.
3. Prozesskammer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einfüllöffnung (18) für das auf die Trennfläche aufzutragende Metallpulver.
4. Prozesskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Überlaufbereich (16) für auf die Trennfläche überschüssig aufgetragenes und mit dem Schieber (15) von der Trennfläche abgeschobenes Metallpulver.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104520054A (zh) * 2012-06-06 2015-04-15 斯奈克玛 用于飞机涡轮喷气发动机的金属部件的整个镀覆的方法和用于实施该方法的整个保护工具
CN104962904A (zh) * 2015-05-29 2015-10-07 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种金属毛坯件的复合加工成形方法
CN106475560A (zh) * 2015-08-27 2017-03-08 通用电气公司 粉末床添加制造装置及方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010024083A1 (de) 2010-06-17 2011-12-22 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren zur Reparatur von Rotorschaufeln
US9175568B2 (en) 2010-06-22 2015-11-03 Honeywell International Inc. Methods for manufacturing turbine components
FR2962357B1 (fr) * 2010-07-09 2013-02-22 Snecma Procede de reparation ou de rechargement d'au moins une piece metallique
DE102010041284A1 (de) * 2010-09-23 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum selektiven Lasersintern und für dieses Verfahren geeignete Anlage zum selektiven Lasersintern
US20120160443A1 (en) * 2010-12-28 2012-06-28 Quinlan Yee Shuck Gas turbine engine component material addition process
DE102011011325A1 (de) * 2011-02-16 2012-08-16 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur generativen Herstellung oder Reparatur eines Bauteils sowie Bauteil
EP2495056A1 (de) 2011-03-01 2012-09-05 Siemens Aktiengesellschaft Laseraufbauverfahren mit Vibration und Vorrichtung
US9085980B2 (en) * 2011-03-04 2015-07-21 Honeywell International Inc. Methods for repairing turbine components
US8506836B2 (en) 2011-09-16 2013-08-13 Honeywell International Inc. Methods for manufacturing components from articles formed by additive-manufacturing processes
US9266170B2 (en) 2012-01-27 2016-02-23 Honeywell International Inc. Multi-material turbine components
FR2990443B1 (fr) * 2012-05-09 2014-05-23 Snecma Procede de rechargement de pieces metalliques pour turboreacteurs d'aeronefs, et outillage de protection locale pour la mise en œuvre du procede
US9120151B2 (en) 2012-08-01 2015-09-01 Honeywell International Inc. Methods for manufacturing titanium aluminide components from articles formed by consolidation processes
WO2015119692A2 (en) 2013-11-14 2015-08-13 General Electric Company Layered manufacturing of single crystal alloy components
EP3156152A1 (de) * 2015-10-12 2017-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Anpassungsmechanismus, additivherstellungsvorrichtung mit anpassungsmechanismus und verfahren zur zusätzlichen herstellung einer komponente
DE102015222141A1 (de) * 2015-11-10 2017-05-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Halterungsvorrichtung für ein Substrat und Verfahren zur Beschichtung einer Oberseite eines Substrats
FR3054799B1 (fr) * 2016-08-02 2019-05-24 Safran Procede de reparation par rechargement d'une pluralite de pieces de turbomachine
FR3071756B1 (fr) * 2017-10-02 2019-09-20 Safran Aircraft Engines Enceinte amovible pour la fabrication additive d'un element de turbomachine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3909733A1 (de) 1988-03-28 1989-10-12 Gen Electric Verfahren und vorrichtung zum verbinden von zwei gegenstaenden

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3010299C2 (de) * 1980-03-18 1981-07-30 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Kapsel für das heißisostatische Pressen und Verfahren zum heißisostatischen Pressen unter Verwendung der Kapsel
US5252264A (en) * 1991-11-08 1993-10-12 Dtm Corporation Apparatus and method for producing parts with multi-directional powder delivery
US5980812A (en) * 1997-04-30 1999-11-09 Lawton; John A. Solid imaging process using component homogenization
US6682688B1 (en) * 2000-06-16 2004-01-27 Matsushita Electric Works, Ltd. Method of manufacturing a three-dimensional object
EP1234625A1 (de) * 2001-02-21 2002-08-28 Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers durch selektives Laserschmelzen
EP1400339A1 (de) * 2002-09-17 2004-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Formkörpers
DE10319494A1 (de) * 2003-04-30 2004-11-18 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Reparatur und/oder Modifikation von Bauteilen einer Gasturbine
US7357629B2 (en) * 2005-03-23 2008-04-15 3D Systems, Inc. Apparatus and method for aligning a removable build chamber within a process chamber
DE102006044555A1 (de) * 2006-09-21 2008-04-03 Mtu Aero Engines Gmbh Reparaturverfahren
DE102006055056A1 (de) * 2006-11-22 2008-05-29 Eos Gmbh Electro Optical Systems Beschichter zum Auftragen einer Schicht eines pulverförmigen Aufbaumaterials in einer Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
EP1967312A1 (de) * 2007-03-06 2008-09-10 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Lötreparatur eines Bauteils unter Vakuum und einem eingestellten Sauerstoffpartialdruck

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3909733A1 (de) 1988-03-28 1989-10-12 Gen Electric Verfahren und vorrichtung zum verbinden von zwei gegenstaenden

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104520054A (zh) * 2012-06-06 2015-04-15 斯奈克玛 用于飞机涡轮喷气发动机的金属部件的整个镀覆的方法和用于实施该方法的整个保护工具
CN104962904A (zh) * 2015-05-29 2015-10-07 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种金属毛坯件的复合加工成形方法
CN106475560A (zh) * 2015-08-27 2017-03-08 通用电气公司 粉末床添加制造装置及方法
CN106475560B (zh) * 2015-08-27 2020-04-14 通用电气公司 粉末床添加制造装置及方法

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