CT-Scanning unverzichtbar für Lufttüchtigkeit von Flugzeugkomponenten

Ingenieure sind auf einer nie endenden Quest, Produkte zu designen und zu bauen, die treibstoffeffizienter, stärker doch leichter sind, schneller fliegen und größere Distanzen zurücklegen können als ihre Vorgänger. Die Missionsparameter sind im Wesentlichen nicht anders als die der ersten Heißluftballons oder Tragflächenflugzeuge; was sich geändert hat, sind die Fertigungstechnologien und Materialien, die genutzt werden, um diese hochgesteckten Ziele zu erreichen.

Beispielsweise bestehen viele heutige Flugzeugteile aus fortschrittlichen Polymeren und Kohlefaser-Composites. Diese ultraleichten Materialien ermöglichen es, Komponentengewicht zu reduzieren, ohne Festigkeit zu opfern. Superlegierungen wie Inconel und Hastelloy bieten ähnliche Vorteile, was erklärt, warum sie in Gasturbinen und anderen flugkritischen Komponenten zu finden sind. Beide erlauben Luftfahrtdesignern, strukturelle oder thermische Integritätsanforderungen mit weniger Metall zu erfüllen, wodurch Fahrzeugeffizienz steigt.

Die Herausforderung in jedem dieser Beispiele ist die Qualifizierung sowohl des Teiledesigns als auch der für seine Konstruktion benötigten Materialien. Ohne solche Voraussetzungen würden Flugzeug-, Satelliten- und Raketentriebwerkskomponenten für immer am Boden bleiben.

Die Methoden, mit denen Flugzeugkomponenten hergestellt werden, haben sich ebenfalls geändert. Die meisten werden nun via automatisiertes Zerspanen, Gießen, Formen und Lagen, mit einer zunehmenden Anzahl von Teilen via additive Fertigung produziert. Hier wiederum müssen die Fertigungsprozesse validiert werden, bevor Teile als flugbereit zertifiziert werden können.

Die Frage wird dann: Was ist der kosteneffektivste, zuverlässigste Weg, diese Anforderungen zu erfüllen? Die Antwort hängt von Faktoren wie Teilegröße, Komplexität, Oberflächen- oder Inneninspektionsziele und Flugkritikalitätsgrad ab. Aber in vielen Fällen beinhalten Inspektionsanforderungen eine leistungsstarke, umfassende Messtechnik- und zerstörungsfreie Prüfung (NDT) Lösung: industrielle Computertomographie (CT).

Betrachten Sie all die Schaufeln in einem Strahltriebwerk. Obwohl sie mit einem zuverlässigen Wachsausschmelzverfahren produziert und aus einer zähen, hitzeresistenten Nickelbasislegierung gefertigt sind, kann der Verlust auch nur eines einzelnen Schaufels während des Flugs katastrophale Ergebnisse haben. Mit CT-Scanning – zusammen mit Scan-Datenanalyse und Visualisierungssoftware – kann ein Qualitätsingenieur tief in diese und andere flugkritische Komponenten blicken und Porosität, Risse und andere Fehler identifizieren, die letztlich zu Komponentenversagen führen könnten.

CT-Technologie wird auch genutzt, um interne Teilfeatures zu messen. Die einzige Alternative ist zerstörende Prüfung, schmerzhaftes Querschneiden jedes Komponenten, um zu sehen, ob Defekte oder dimensionsbedingte Non-Compliance darin liegen. Solche Fähigkeiten sind von besonderer Bedeutung für die Qualifizierung 3D-gedruckter Luftfahrtteile, weil AM die Tür zu nahezu vollständiger Designfreiheit öffnet. Der einzige Haken: Diese Features müssen validiert werden, bevor die FAA und andere Regulierungsbehörden die Verwendung 3D-gedruckter Komponenten genehmigen. CT-Scanning und Datenanalyse erfüllen diesen Bedarf.

Die Technologie trifft auch die Bedürfnisse von Composite-Herstellern. CT-Datenanalyse macht es einfach, Faserorientierung schnell abzufragen oder Delamination zu identifizieren, ohne das Werkstück zu beschädigen. Diese NDT-Prüfmethode lässt Hersteller In-Prozess-Messdaten mit denen korrelieren, die via CT-Scanning gewonnen wurden, und fördert so die Entwicklung wiederholbarer Prozesse über eine breite Vielfalt von Fertigungsmethoden hinweg.

Dies sind nur einige der Gründe, warum Hersteller CT-Scanning als unverzichtbaren Teil ihres NDT-Werkzeugkastens betrachten. Gekoppelt mit robuster Analyse- und Visualisierungssoftware ermöglicht es ihnen, eine Vielzahl flugkritischer Komponenten sowie die Prozesse, mit denen sie hergestellt werden, zu validieren.