ISBN 978-3-8439-3377-3

978-3-8439-3377-3, Reihe Luftfahrt

Tomas Domaschke
Automatisierung der Weißlichtinterferometrie zur Inspektion rotationssymmetrischer Triebwerksbauteile

183 Seiten, Dissertation Technische Universität Hamburg-Harburg (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Aus Gründen der Sicherheit schreiben Luftfahrtbehörden die Instandhaltung von Flugzeugen in engen Intervallen vor. Diese trägt daher einen erheblichen Teil zu den Kosten bei, die im Laufe eines Flugzeuglebens anfallen. Dies gilt insbesondere für die hochbelastete Baugruppe der Triebwerke, die bei der Instandhaltung gesondert betrachtet wird. Viele Bauteile aus dem Triebwerk stellen teure Investitionsgüter dar, weswegen sie in den meisten Fällen nicht ausgetauscht, sondern stattdessen instandgesetzt werden. Im Bereich der Brennkammer sind typische Schäden Korrosion, Verbrennungen sowie Risse. Damit letztere zuverlässig detektiert werden, sind besondere Inspektionsverfahren nötig.

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens sollte das lang etablierte, aber gleichzeitig Schwächen aufweisende Farbeindringverfahren durch die optische Technologie der Weißlichtinterferometrie substituiert werden. Damit diese effektiv eingesetzt werden kann, ist ein automatisches System zur Handhabung notwendig. Die Zielstellung dieser Arbeit ist die Entwicklung eines solchen automatischen Inspektionssystems. Hierfür mussten der Inspektionsaufbau und ein Inspektionsprozess konzipiert und später implementiert werden. Die Herausforderungen im Inspektionsprozess entstammen der individuellen Geometrie der beschädigten Bauteile, die einen hohen Grad an Adaptivität bei dem System voraussetzen. Hierfür wird in dieser Arbeit ein neuartiger zweistufiger Ansatz für die Pfadplanung vorgestellt. Dieser besteht aus einer modellbasierten Inspektionsplanung und einer sich anschließenden Pfadadaption. Außerdem wurden die entsprechend benötigten intelligenten Softwarebausteine in einem Framework zu einer Software für die Off-Line-Programmierung sowie On-Line-Steuerung von Industrierobotern kombiniert. Anhand eines realen Brennkammerbauteils wurde der gesamte Inspektionsprozess im Ganzen und jeder einzelne Hilfsprozess für sich qualitativ validiert. Das in dieser Arbeit implementierte Inspektionssystem generiert in einer vergleichbar kurzen Durchlaufzeit durchschnittlich 60.000 Einzelaufnahmen und 130 GB der vollständigen Bauteiloberfläche in Mikrometerauflösung. Diese hoch aufgelösten Geometrieinformationen stellen eine wertvolle Erweiterung des Inspektionsresultates dar und stärken somit die Position des instandhaltenden Unternehmens gegenüber dem Hersteller der betrachteten Bauteile.