Contrôle qualité des aubes de turbine dans une cellule de production automatisée

Les machines de mesure optique offrent des avantages pour le contrôle qualité des aubes de turbine. C'est pourquoi les CORE systèmes de scanning à haute vitesse de la société suisse Starrag AG sont utilisés dans une cellule de production automatisée pour le contrôle qualité final des aubes de turbines. Les principales exigences posées aux machines de mesure sont les suivantes : haute précision, temps de mesure minimal et grande stabilité thermique.

Depuis plus de 50 ans, le groupe Starrag est le partenaire technologique leader lorsqu'il s'agit de la fabrication productive d'aubes de turbines à gaz et à vapeur. Les machines Starrag produisent des aubes de turbines et de compresseurs, des impulseurs, des soufflantes et des pièces structurelles complexes de haute précision. En outre, Starrag développe des systèmes de fabrication flexibles, appelés FMS (Flexible Manufacturing Systems), qui permettent de produire les pièces les plus diverses en mode automatisé.

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Deux systèmes CORE ont été intégrés avec succès dans un FMS pour le contrôle final de la qualité. La cellule de production fabrique différents types d'aubes complexes à partir d'ébauches forgées de haute précision et se compose de quatre fraiseuses qui fabriquent les aubes de turbine avec un concept de serrage spécial, ainsi que de deux installations de nettoyage et des deux machines de mesure. Les différentes stations sont desservies par un robot. La communication avec les machines de mesure CORE est réglée par la commande de la cellule.

Le CORE est une machine à mesurer tridimensionnelle équipée d'un capteur optique de point de lumière blanche. La mesure optique du point de lumière blanche est effectuée à l'aide d'un capteur à double œil. C'est similaire au principe de mesure avec un palpeur tactile, mais avec un minuscule point de lumière blanche dont le diamètre est d'environ 40 µm. Cela permet de détecter avec précision les surfaces de forme libre ou de mesurer les caractéristiques les plus petites, comme les petits rayons des bords d'attaque et de fuite des aubes de turbine. Grâce au capteur à double œil et à une routine de mesure stable par triangulation de points, même les surfaces très réfléchissantes peuvent être mesurées sans qu'il soit nécessaire de pulvériser la surface.

Gain de temps pour des cycles de mesure plus courts

La CORE est une machine de mesure à 5 axes avec trois axes linéaires et deux axes de rotation. Les axes de rotation sont constitués par la table tournante et l'articulation rotative sur la tête du capteur. Cette combinaison et la commande simultanée des axes linéaires et rotatifs permettent une accessibilité optimale, des déplacements optimisés et donc un gain de temps pour des cycles de mesure plus courts. Grâce à la technique de mesure optique, la compensation du rayon du palpeur n'est plus nécessaire, en particulier pour la mesure des petits bords d'attaque et de fuite des aubes de turbine.

"La décision d'utiliser CORE a été prise après un processus de sélection rigoureux", explique Stefan Mahr, directeur des ventes pour les systèmes de scanning optique à grande vitesse chez WENZEL. Roland Ziltener, responsable de la gestion de la qualité chez Starrag AG, confirme : "Nous avons opté pour une solution optique, car aucun système tactile ne pouvait mesurer le nombre de caractéristiques exigé par le client final dans le temps imparti. Le système CORE nous permet de mesurer les plus petites caractéristiques, pour lesquelles nous aurions atteint la limite avec un système tactile".

"L'une des principales raisons pour lesquelles nous avons choisi notre solution de mesure était que nous pouvions respecter les temps de cycle exigeants", ajoute Mahr "En outre, la construction de CORE est extrêmement stable. De grands guides linéaires avec de larges espaces entre les roulements garantissent une longue durée de vie et un fonctionnement stable, même dans des conditions de production difficiles. En outre, CORE offre un encombrement compact et ne nécessite pas d'air comprimé. Le système de mesure est donc extrêmement mobile".

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La machine de mesure CORE est exploitée de manière entièrement automatisée chez Starrag et se prête parfaitement à une intégration directe dans le processus de production. D'une part, en raison de la grande plage de température, d'autre part, la conception ouverte de CORE avec sa grande zone d'accessibilité sur trois côtés permet un chargement et un déchargement automatiques faciles avec un robot industriel. Celui-ci communique avec la machine à mesurer tridimensionnelle via une interface E/S ou une connexion Ethernet.

La table rotative de CORE a été modifiée en fonction des besoins du client, de sorte que le mandrin pneumatique utilisé a été directement intégré dans la table rotative de la machine de mesure. En outre, le système interagit avec la commande complexe de la cellule. Celle-ci se charge de la commande à distance automatisée de CORE. L'appareil de mesure donne des informations en retour automatisées sur le contrôle de la cellule, démarre et arrête les mesures sur commande, transmet les protocoles de mesure et signale les changements d'état de la machine.

"Nous vivons la collaboration avec Wenzel dans ce projet de manière extrêmement positive", déclare Ivo Ritter, chef de projet chez Starrag. Il est en charge de la direction générale du projet FMS. "D'après notre expérience, les voies de communication sont courtes chez Wenzel et la structure hiérarchique est très plate. Cela nous permet de réagir très rapidement à l'évolution des conditions, ce qui favorise grandement l'avancement du projet. Nous aimons beaucoup travailler avec Wenzel et nous nous réjouissons déjà de relever de futurs défis ensemble", se félicite Ritter.

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