Step-Daten-Austausch Forschung hilft bei Reparatur komplexer Metallteile per 3D-Druck

Der schwedischer Zerspanungsspezialist Sandvik Coromant meldet, erfreuliche Fortschritte zum Austausch von Step-Daten gemacht zu haben ...

Die Reparatur einer beschädigten Turbinenschaufel, die oft per additiver Fertigung geschieht, ist fast immer ein individueller Einzelfall. Das liegt daran, dass kein Schaden dem anderen gleicht, die Toleranzen extrem eng sind und die Arbeit Fachwissen aus verschiedenen Bereichen erfordert, wie es heißt. Um Reparaturen machen zu können, mussten deshalb bisher Bilder, PDF-Dateien, Screenshots und Original-CAD/CAM-Dateien zwischen Unternehmen und Softwaresystemen ausgetauscht werden. Doch das kostet Zeit und erhöht das Risiko, Fehler zu machen. Sandvik Coromant hat nun aber im Rahmen eines Forschungsprojekts zum Step-Datenaustausch teilgenommen. In Zusammenarbeit mit GKN Aerospace Engine Systems, der Technischen Hochschule Chalmers in Göteborg und dem Fraunhofer-Chalmers Research Centre for Industrial Mathematics (FCC) hat man eine Kooperationsumgebung entwickelt und diese auf den Wartungs- und Reparaturprozess (MRO) für komplexe Metallteile angewendet.

Voll vernetzt zur individuellen Reparatur mit Materialspareffekt

Im Rahmen des von Vinnova und dem „Advanced Digitalization“-Programm finanzierten „Dig4ReMan“-Projekts wandte die Projektgruppe die Step-Anwendungsprotokolle AP242 und AP238 an, um eine neutrale, modellbasierte Sprache für 3D-Geometrie, PMI, Bearbeitungsanweisungen und Werkzeugdaten zu entwickeln, wie man weiter erfährt. Ähnlich wie bei einem gemeinsam genutzten Cloud-Dokument, könnten alle Beteiligten somit dasselbe Modell einsehen und aktualisieren, ohne dass Informationen verloren gingen. Das Ergebnis ist demnach ein voll vernetzter digitaler Prozess, der sich durch den gesamten Reparaturzyklus zieht. Das reiche also von der Inspektion eines beschädigten Teils über den Materialabtrag und die Planung der additiven Fertigung bis hin zur Simulation, CAM-Programmierung und finalen Bearbeitung. Auch die Verifizierung ist inbegriffen, wie die Schweden anmerken. GKN Aerospace betont, dass bei einer so aufgearbeiteten Komponente im Vergleich zu einem neuen Ersatzteil bis zu 95 Prozent Material, Energie und CO₂-Emissionen eingespart werden können, weshalb auch die Kosten recht überschaubar bleiben.

Flotterer Austausch von Fertigungsdaten als mit G-Code

Und die Forscher der Technischen Hochschule Chalmers und des FCC steuerten dafür fortschrittliche Modelle zur Vorhersage von Verformungen, Toleranzen und dem thermischen Verhalten bei, wie es weiter heißt. Sandvik Coromant unterstützte mit dem Fachwissen über Zerspanungswerkzeuge und Datenstandards, wodurch CNC-Maschinen und CAM-Systeme umfangreichere Fertigungsinformationen austauschen können als es mit dem G-Code möglich ist. Durch die neu geschmiedete digitale Reparaturkette können man nun aber die Komplexität bei der Reparatur von Bauteilen – etwa von Turbinenschaufeln – drastisch reduzieren und sicherstellen, dass alle Experten mit denselben exakten Daten arbeiten, fassen die Teammitglieder zusammen. Die ISO-Step-Standards kamen dabei in jedem Schritt des Arbeitsablaufs zum Einsatz. AP238 ermöglicht dazu den Austausch von Bearbeitungssequenzen, Werkzeugdefinitionen und ISO-13399-Werkzeugparametern zwischen CAM-Systemen sowie zwischen CAM und Maschine. Und AP242 erlaubt eine modellbasierte Definition, die bei Prüfung, Planung, Simulation und Verifizierung einheitlich genutzt werden kann.

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