Álabe de turbina
ZEISS AEROSPACE SOLUTIONS

Álabe de turbina

Acelere su eficacia

Los álabes de una turbina suelen producir el 90 % del empuje de un motor, por lo que son fundamentales para el rendimiento y la eficiencia de los motores a reacción. Sin embargo, el gran tamaño de los álabes de turbina, sus geometrías únicas y la variedad de materiales utilizados en el proceso de fabricación plantean desafíos para la medición y la inspección. Las imprecisiones en la forma del borde delantero y la superficie aerodinámica (curvatura, torsión y grosor) disminuyen la eficiencia y el empuje del motor.

Para garantizar el máximo rendimiento del motor, se requieren mediciones de alta precisión y repetibilidad durante todo el ciclo de vida de los álabes de turbina.

Soluciones de álabes de turbina metálicos y de material compuesto de ZEISS en todo el proceso de producción

El álabe de turbina ha sufrido cambios sustanciales a lo largo de los años y es fácilmente perceptible por los viajeros. Desde el diminuto diseño de "badajo" hasta los modernos álabes de material compuesto actuales, su finalidad principal sigue siendo generar empuje durante el despegue, el crucero y el aterrizaje. Estos álabes son esenciales para la eficiencia del motor, ya que impulsan el aire alrededor de la derivación de la manera más eficiente. El diseño del perfil aerodinámico, incluida la proa, el barrido, la torsión y la inclinación, se realiza con precisión y requiere herramientas de alta calidad como las que ofrece ZEISS.

Álabes metálicos de turbina

El mejor método de fabricación de motores a reacción

Los álabes metálicos de turbina, fabricados principalmente con aluminio y titanio, han sido el principal método de fabricación de los motores a reacción desde su creación. La complejidad del diseño de los álabes ha superado los límites de los métodos de fabricación. Con el tiempo, los álabes han evolucionado considerablemente, pasando de geometrías sencillas y materiales sólidos a perfiles aerodinámicos de barrido tridimensional con estructuras huecas o en forma de panal. A medida que estos álabes han ido evolucionando, el número de álabes por motor ha disminuido, mientras que su tamaño y costo de producción han aumentado.

Compuertas y soluciones de calidad para álabes metálicos de turbina

Álabes metálicos de turbina

Haga clic en todos los pasos del proceso

  • Proceso de forja

    Proceso de forja

    Al mejorar significativamente los procesos de forja convencionales, las soluciones y análisis de última generación de ZEISS tienen el potencial de aumentar la productividad y mejorar los índices de precisión en el primer intento.

    El desafío
    La matriz para el proceso de forja es primordial para la producción del álabe de una turbina. Las tecnologías de ZEISS garantizan la conformidad de la matriz y de los álabes posteriores.

    Nuestra solución
    Las tecnologías de ZEISS destacan en la captura digital y el análisis en 2D y 3D de la conformidad de los álabes y la vida útil y el desgaste de la matriz, lo que proporciona información de valor incalculable.

  • Acabado del borde del perfil aerodinámico

    Acabado del borde del perfil aerodinámico

    El proceso de acabado de los bordes del perfil aerodinámico consiste en tomar el perfil forjado, que suele tener "bordes cuadrados", y dar forma a los bordes delanteros y traseros para que adquieran su forma final. En esta fase, también es típico inspeccionar las cavidades internas del álabe, ya sean estructuras de panal o de alma, para garantizar su integridad.

    El desafío
    Debido a la combinación de torsión, inclinación y forma de los bordes, la tarea de medición e inspección es muy exigente. Es difícil medir el impacto de las pequeñas características de los bordes en comparación con el tamaño del álabe. Además, el tamaño del álabe y las propiedades del material hacen que la inspección de las características internas sea exigente.

    Nuestra solución

    • Capture y analice digitalmente en 2D y 3D la conformidad de todo el perfil aerodinámico, incluidos los bordes intrincados.
    • Las soluciones de ZEISS miden la máxima resolución y precisión para analizar el borde: radio regular, forma elíptica, etc.
    • ZEISS ofrece soluciones de CT para comprobar la estructura interna.
  • Mecanizado de raíz y punta

    Mecanizado de raíz y punta

    El mecanizado final garantiza que la pieza sea apta para su uso final previsto. Las holguras de la punta son críticas para la fuga de gas a la cubierta y la forma de la raíz para su ajuste de precisión al disco del ventilador.

    El desafío
    El tamaño total del componente, a veces superior a 1,5 metros, en combinación con las pequeñas tolerancias de la forma de la raíz, exige seleccionar la tecnología, los palpadores o los sensores adecuados.

    Nuestra solución
    Las soluciones de ZEISS, conocidas por su versatilidad, son complementarias y pueden utilizarse eficazmente con CMM táctiles o el ATOS ScanBox, proporcionando un exhaustivo conjunto de herramientas para la tarea en cuestión.

  • Validación final

    Validación final

    Los requisitos normativos y de los fabricantes de equipos originales (OEM), como AS9102 o AS13003, son exhaustivos y estrictos, y exigen nuestra máxima atención y cumplimiento.

    El desafío
    Los álabes de una turbina suelen considerarse piezas críticas debido al impacto que tendrían si fallaran en servicio; como tales, los requisitos de validación para demostrar la navegación son algunos de los más exigentes del motor.

    Nuestra solución

    • Soluciones táctiles, ópticas y de microscopía de alta precisión para cumplir miles de características necesarias para la validación.
    • ZEISS Quality Suite ayuda a compilar los resultados de forma eficaz.
    • Un software específico como ZEISS INSPECT Airfoil califica eficazmente cada característica de los dibujos de piezas u otras normas.

Álabe de turbina de material compuesto

Una evolución en el diseño de álabes de turbina

El desarrollo de álabes de turbina de material compuesto representa una evolución en el diseño de álabes de turbina. Estos álabes ofrecen propiedades de material mejoradas y tienden a ser mucho más grandes debido a su peso reducido. Sin embargo, este desarrollo sólo ha sido factible recientemente porque el proceso de fabricación requiere una gran destreza cuando se realiza manualmente o de otro modo, lo que implica altos costos y un amplio desarrollo para los procesos automatizados. Sin embargo, el resultado son álabes de alto rendimiento que ocupan un lugar destacado en los motores a reacción más modernos.

Compuertas y soluciones de calidad para álabes de turbina de material compuesto

Álabes de turbina de material compuesto

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  • Laminación y moldura de fibra de carbono

    Laminación y moldura de fibra de carbono

    Las técnicas modernas de fabricación deben ajustarse a los métodos modernos de análisis. La producción de álabes de turbina de fibra de carbono requiere procesos muy laboriosos que dependen en gran medida de herramientas de moldeado precisas y matrices de laminación para conseguir la forma crítica.

    El desafío
    Es fundamental comprobar periódicamente el desgaste de la herramienta de troquelado. Es la clave para mantener la forma general del álabe y el perfil aerodinámico.

    Nuestra solución
    Las tecnologías de ZEISS son excelentes para capturar y analizar digitalmente la conformidad, la vida útil y el desgaste de las matrices en 2D y 3D.

  • Inyección de resina y curado

    Inyección de resina y curado

    Una vez colocada la fibra, se añade la resina para proporcionar rigidez y se cura la pieza hasta darle su forma aerodinámica final.

    El desafío
    Las piezas finales cambian de forma natural durante el laminado, el moldeo o el moldeado.

    Nuestra solución
    Las tecnologías de ZEISS destacan en la captura digital y el análisis de la conformidad 2D y 3D de la pieza en el molde. Este proceso es fundamental para comprender e implementar mejoras a largo plazo.

  • Mecanizado de acabado

    Mecanizado de acabado

    El mecanizado final de la raíz y la punta es fundamental para un rendimiento y una funcionalidad óptimos. Las formas de la raíz tienen pequeños requisitos de tolerancia para garantizar un ajuste perfecto con el disco, mientras que las dimensiones de la punta son esenciales para evitar fugas de gas entre el álabe y la cubierta. Tales fugas provocarían ineficiencias en el rendimiento del motor.

    El desafío
    El tamaño total del componente, con frecuencia superior a 1,5 metros, junto con las estrechas tolerancias de la forma de la raíz, exigen una cuidadosa selección de la tecnología, los palpadores o los sensores adecuados.

    Nuestra solución
    Las tecnologías de ZEISS son excelentes para capturar y analizar digitalmente en 2D y 3D la conformidad de la pieza en el molde y cuando está fuera para desarrollar la comprensión del proceso para mejoras a largo plazo.

  • Borde metálico delantero

    Borde metálico delantero

    El borde metálico delantero es una obra maestra. Consiste en una única pieza de geometría libre cuidadosamente unida al álabe primario de carbono.

    El desafío
    Verificar la compleja forma externa e interna del borde metálico lleva mucho tiempo y es caro, y suele requerir una fijación específica.

    Nuestra solución

    • La tecnología óptica de ZEISS permite medir la forma externa y, gracias a funciones como la sujeción virtual, elimina la necesidad de sujeciones rígidas.
    • Las tecnologías táctiles de ZEISS, diseñadas para ser eficaces, verifican los rasgos con la máxima precisión, garantizando un proceso de verificación fiable.
  • Validación final

    Validación final

    Cumplir las normativas y los requisitos de los fabricantes de equipos originales (OEM), como AS9102 y AS13003, es esencial para garantizar un cumplimiento normativo completo y de las normas más exigentes.

    El desafío
    Los álabes de una turbina suelen considerarse piezas críticas debido al impacto que tendrían si fallaran en servicio; como tales, los requisitos de validación para demostrar la navegación son algunos de los más exigentes del motor.

    Nuestra solución

    • Las soluciones táctiles, ópticas y de microscopía de alta precisión satisfacen numerosas características esenciales necesarias para la validación.
    • ZEISS Quality Suite permite la valiosa recopilación de resultados.
    • Un software específico como ZEISS INSPECT Airfoil permite una cualificación eficaz de cada característica en los planos de piezas u otras normas.

Control de calidad de los álabes de ventilador

Mantenimiento, reparación y revisión (MRO)
Mantenimiento, reparación y revisión (MRO)

Mantenimiento, reparación y revisión (MRO)

Maximizar la eficiencia de los álabes de turbina de forma rentable

Gestionar los costos de mantenimiento y reparación es fundamental a lo largo del ciclo de vida de un producto. El tiempo es esencial para que los álabes de turbina vuelvan a funcionar. Ahora más que nunca, los fabricantes de equipos originales necesitan sistemas de medición de alta velocidad y software para predecir con prontitud las necesidades de servicio, los fallos y las revisiones.

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