Wenn Maschinenteile beschädigt sind, kann es sich lohnen, sie zu reparieren statt sie auszutauschen. Fraunhofer-Forscher haben jetzt ein neues Verfahren entwickelt, um beispielsweise Turbinenschaufeln mithilfe von Laserstrahlen instand zu setzen.
Wie alle Maschinenteile sind auch Rotoren von Turbinen und Flugzeugtriebwerken den Gesetzen allen Irdischen unterworfen: Vielfältige Einflüsse im rauhen Betrieb setzen ihnen zu. In einer neuen, als „Bladed Disks“ (Blisks) bezeichneten Bauweise werden sie nicht mehr wie früher aus mehreren Teilen zusammengesetzt, sondern aus Gründen der Festigkeit, Kompaktheit und Wirtschaftlichkeit in einem Stück gefertigt. Sollten jedoch die Schaufeln oder Blades zu sehr verschlissen oder etwa durch Vogelschlag beschädigt sein, lassen sie sich nicht mehr einfach von der Scheibe (Disk) abnehmen und austauschen.
„Eine neue Blisk schlägt mit typischerweise 35.000 bis 60.000 Euro zu Buche«, weiß Steffen Nowotny, Leiter der Abteilung Thermische Beschichtungsverfahren am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS. „sechs- bis siebenmal kostengünstiger ist eine Instandsetzung durch Direct Metal Deposition, das auf dem Laserstrahl-Präzisionsauftragschweißen basiert. In der Luftfahrtindustrie ist dieses Reparaturverfahren im Kommen – im Fahrzeugbau werden Umformwerkzeuge damit bereits serienmäßig wieder auf Vordermann gebracht.“
Beim Laserstrahl-Auftragschweißen handelt es sich um ein generierendes Fertigungsverfahren, das gegenüber spanenden immer dann im Vorteil ist, wenn Einzelstücke oder kleinere Serien schnell erzeugt oder eben individuell repariert werden sollen. Zunächst wird das beschädigte Bauteil dreidimensional gescannt. Ein Computerprogramm vergleicht die Ist- mit den Sollmaßen und berechnet das fehlende Stück. Eine am Institut entwickelte Software steuert auch die Bahn des Lasers, der Pulver aus Titanlegierungen aufschweißt und so die schadhafte Stelle aus vielen „Schweißraupen“ schichtweise rekonstruiert. Die gesamte Prozesskette ist geschlossen und läuft von der Datenerfassung über das Schweißen bis zur Endbearbeitung automatisiert ab.
Neben vielen anderen Rapid-Prozessen wurde das neue Verfahren auf der Konferenz Euro-uRapid vom 10. bis 12. Mai in Leipzig vorgestellt.
(Fraunhofer-Gesellschaft, 17.05.2005 – DLO)
