産業用ガスタービン部品のNDT向けの高度な3Dスキャニングデジタル化技術

すべての画像の出典: CAPTURE 3D、ZEISS 社

産業用ガスタービン (IGT) エンジン部品、高温ガス経路ブレード、ノズル ガイド ベーンなどの航空宇宙および発電部品を製造する企業は、タービン ブレードに保護コーティングを施し、稼働中にさらされる高温に耐えられるようにしています。 。 コーティングの厚さと微細構造は、使用中およびブレードの耐用年数全体にわたって評価して、サービスへの適合性を確認する必要があります。 航空宇宙および発電企業は、破壊試験 (DT) または非破壊試験 (NDT) 技術を通じてこの分析を実行できます。

DT 法の 1 つは、放電加工 (EDM) 技術を使用して顕微鏡で分析するためにブレード部分を切断し、コーティング層のサイズと構造を詳細に観察することを含みます。 ただし、各ブレードの製造には 1,000 ドル以上のコストがかかる場合があり、一般的な要件は 20 枚中 1 枚のブレードを検査することであるため、この方法は高価で時間がかかり、大量生産には非現実的であり、局所的な分析に限定されます。 この測定のための一般的な NDT 技術は、電磁誘導を使用してコーティングの存在によって引き起こされる導電率の変化を検出することによってコーティングの厚さを測定する渦電流試験です。 ただし、このアプローチはタービンブレードの材料である磁気特性によって制限されます。

この苦境は航空宇宙産業では一般的であり、製造から MRO に至るコンポーネントのライフサイクル全体にわたって破壊手法と NDT 手法が利用されています。 破壊技術は、コーティングの厚さの測定やブレードの内壁の寸法の検証など、品質と機能にとって重要な分析に使用され、必要な情報を高コストで提供します。 一方、一部の NDT 代替手段はアプリケーションのマテリアルによって制限されており、必要な労力に対して限られた情報しか提供できません。 高度な 3D デジタル化テクノロジーは、時間とコストを節約し、1 回の測定セッションでより多くの情報にアクセスできる最新の NDT 代替ソリューションを提供します。

コーティング厚さ分析のための破壊試験に代わるもう 1 つの方法は、ブレードのいくつかの領域からの局所的なデータの分析を可能にする標準化された試験片としてテスト クーポンを使用することです。 テストクーポンは研究室に送られ、そこで技術者がコーティングの断面の厚さを評価します。 ラボの分析により、コーティング塗布プロセスに適切な変更が加えられたことが示されています。 許容可能な厚さに達するまで、このプロセスが繰り返されます。 コーティング プロジェクトの 1 回の反復には 6 週間かかる場合があり、複数回の反復が必要なプロジェクトによっては、長い開発プロセスとなります。 ただし、正確な 3D スキャナは、ブレードのコーティング厚さを測定する迅速かつ効率的な代替方法を提供します。 研究室からの分析を何週間も待つ代わりに、3D スキャナーが測定値を迅速に収集し、高度な 3D 計測ソフトウェアがコーティングの厚さを数秒で評価します。 プロセスは簡単です。

このプロセスをデジタル化すると、開発プロセスのスピードアップに加えて、破壊的手法や従来の NDT 手法に比べて多くの利点が得られます。 データの取得と検査を自動化すると、このプロセスの速度と効率がさらに向上します。 オペレータはソフトウェア内でコーティング厚さの測定許容値を事前に定義して、ブレードが合格か不合格かを判断でき、ソフトウェアは合否レポートを自動的に生成できます。 多層コーティングを全体の厚さとして分析し、1 つのレポートで個々の層ごとに評価することもできます。

破壊分析のもう 1 つの一般的な用途には、高温ブレード内の内部構造の検査が含まれます。 ガス タービンには、冷却、性能、耐久性を最適化するために、高度なセラミック コアと超合金インベストメント鋳造が必要です。 これらの低流量セラミックコアには、多重壁やその他の複雑な設計機能が備わっています。 これらの内壁を破壊することなく、迅速かつ正確に寸法を検査することは困難です。