Werkzeugstandzeit & Skalierbarkeit steigern: Moderne Bearbeitungsinnovationen für Turbinenkomponenten

Bei größeren Turbinenkomponenten im Vergleich zu Automobil- und Luftfahrtindustrie sowie Montageherausforderungen gewinnen neue Bearbeitungstechnologien an Beliebtheit. Die konventionellen Fräs- und Stoßtechniken in der Turbinenschaufelbearbeitung mit ihren hohen Werkzeugkosten und abrasiven Strömungsproblemen verblassen schnell, da moderne Montagemethoden die Bearbeitungstoleranzen auf neue Höhen treiben. Mehr Präzision wird für den Stapelprozess benötigt, sodass Unternehmen auf neue Techniken wie elektrochemische Bearbeitung (ECM) als skalierbare Methode für Einzel-Scheibe-zu-Schaufel- und Rotorproduktion setzen.

Heute ist ECM ein tragfähiges Produktionsmittel, besonders wenn Materialien wie Inconel involviert sind, da es rückstandsfreie Ausgabe von Präzisionskomponenten erzeugt. Kein Werkzeug berührt das Teil, die Materialeigenschaften bleiben unverändert, Verzug oder Materialspannung wird eliminiert und es besteht in den meisten Fällen keine Notwendigkeit für sekundäre Nachbearbeitungen.

ECM-Technologie, für die Unvertrauten, beinhaltet die anodische Auflösung von Metall in einer hochkontrollierten Umgebung. Alle Arten von metallischen Substraten können ECM unterzogen werden, was besondere Vorteile bei der Bearbeitung von hochlegierten, nickel- oder titanbasierten Materialien sowie vorgehärteten Materialien hat. Als berührungsloser Prozess ohne Wärmeeintrag in den Substrat erzeugt ECM keinen Werkzeugverschleiß, keine mechanische Oberflächenspannung, keine Mikrorisse und keine Notwendigkeit zum Entgraten.

Im ECM-Prozess wird bessere Parallelität gehalten, mit einer schnelleren Gesamtzeit zum Teil. Mit jüngsten Fortschritten in der Flüssigchemie wurde die langjährige Sicherheitsbedenken über krebserregende Materialien minimiert. Maschinennachfrage für diese Kategorie ist in den letzten zwei Jahren vierfach gestiegen.

Es ist eine aufregende Zeit im Energiesektor, da junge Ingenieure, die in das Feld eintreten, diese neue Technologie akzeptieren und ihre Implementierung in vielen Produktionsbereichen vorantreiben.

Aus praktischer Sicht auf dem Shopfloor hat ECM-Ausrüstung praktisch keinen Werkzeugverschleiß, beansprucht einen kleineren Fußabdruck und erzeugt keine Oberflächenbeeinträchtigung am Teil (ein weiteres Missverständnis der Vergangenheit). Das Ergebnis war ein rascher Anstieg der ECM-Nutzung sowohl im Energie- als auch im Luftfahrtsektor, wo größere Werkstücke oft erhebliche Herausforderungen für die konventionellen Fräs- und Stoßtechniken darstellten.

ECM bietet dem Markt nun eine wettbewerbsfähige Lösung zur Teileproduktion bei niedrigeren Gesamtkosten. Mit dem Wachstum der Schaufelanforderungen in allen Sektoren des Energiemarkts, von Gas über Solar bis Hydro, findet ein bemerkenswerter Übergang von der alten Fräs-/Stoß-Lösung zu alternativen Fertigungstechniken wie ECM statt, ein Trend, den wir erwarten, dass er anhält.

Weiterhin treibt das Wachstum großer Getriebe in der Industrie für Öl, Gas und Wasserförderung einen Anstieg bei Gewindemaschinen voran, besonders den invertierten Vertikalen, die einen optimalen Spänefluss erlauben.
Da Kosten eine anhaltende Herausforderung bleiben, wird mehr Automatisierung höhere Qualitätslevel erreichen, und diese Automatisierung wird es erlauben, diese Qualitätslevel bei niedrigeren Stückzahlen mit Kosteneindämmung beizubehalten, dank Personaleinsparungen.

Fertigungszellen machen einige Fortschritte im Fertigungsprozess bei den meisten energiebezogenen Ausrüstungsunternehmen und ihren Lieferkettenpartnern. Dieser Trend wird einen neuen Blick auf cloud-basierte Datenerfassung, maßgeschneiderte App-Entwicklung zur Verfolgung von Produktionsdaten und Edge-Technologie erfordern – die schnell aufkommende Brücke zwischen dieser Datenerfassung und der Cloud, mit besonderem Fokus auf Cybersicherheit und Datenteilungsfragen.

Diesem Trend ergänzend wird der erhöhte Bedarf an fortschrittlichen Maschinen- und Liniencontrollern für die parallele Informationssammlung und Integration von Robotik, Transfermechanismen und anderer Automatisierung sein. Zudem werden, da die Werkzeugqualität am Markt weiter verbessert wird, bessere Vorschübe und Geschwindigkeiten resultieren, unabhängig von den verwendeten Bearbeitungstechniken.