AdaM: innovatiecluster Aken rond productie turbomachine

Het Fraunhofer ILT en IPT in Aken zijn een innovatiecluster gestart rond het thema adaptieve productie voor turbomachines, AdaM. Samen met 21 partners uit de industrie ontwikkelen ze de komende jaren slimme productietechnologie voor turbomachines voor zowel energie- als mobiliteittoepassingen. Voor de komende 3 jaar is er in totaal 10 miljoen euro beschikbaar.

De officiële aftrap van AdaM (Adaptive Produktion für Ressourceneffizienz in Energie und Mobilität) heeft plaatsgevonden tijdens de tweede International Conference on Turbomachinery Manufacturing (ICTM). Meer dan 250 mensen uit de luchtvaart- en energie-industrie hebben aan deze tweedaagse conferentie deelgenomen. Doel van het project is om nieuwe concepten van turbines en compressoren voor zowel vliegtuigmotoren als energiecentrales te vertalen naar slimme productietechnologie. Uiteindelijk moet hiermee gedurende de hele levensduur van zo’n installatie de grondstoffenefficiency verhoogd worden, dus minder CO2 uitstoot en minder materiaalverbruik.

Lasercladden voor reparatiewerk
Dat kan bijvoorbeeld door laagopbouwtechnieken in te zetten voor het repareren van turbinecomponenten, denkt Maik Tindemann, senior vice president MAN PrimeServ. Deze MAN-dochter repareert de grote turbines die MAN bouwt voor energiecentrales, schepen, offshoretoepassingen etc. Turbines die 20 tot 30 ton per stuk wegen en waarvan de prijs start bij 1,5 miljoen euro. “Als we kunnen repareren met bijvoorbeeld lasercladden, verbruiken we slechts een fractie van het materiaal en energie die we voor een nieuwe turbine nodig hebben. Dat is een enorme hefboom waar het gaat om energie-efficiency.” Erich Steinhardt, senior vice president technologie bij MTU Aero Engines, denkt dat de huidige turbines efficiënter met energie kunnen omgaan. De Duitse fabrikant heeft nieuwe concepten ontwikkeld die momenteel worden gecertificeerd voor de luchtvaart. Daarmee kan men zowel het brandstofverbruik als de emissie met 15 procent verminderen. Belangrijk is wel dat men erin slaagt om productieprocessen stabieler te maken.

Integrale cyclus
In het project AdaM gaat het daarom zowel om de turbineconcepten als de productietechnologie om deze nieuwe generatie te produceren. Deze nieuwe productietechnologie zal niet alleen adaptief zijn, maar ook veel meer gericht zijn op een integrale benadering van de totale productiecyclus, inclusief reparatiewerk. Een van de voorbeelden die tijdens de conferentie werden getoond, is het scannen van beschadigde turbineschoepen. De data van deze 3D scan vormen de basis voor de NC-programma’s voor zowel het opllassen van nieuw materiaal, frezen daarvan en slijpen. Frezen en slijpen gebeurt in dezelfde opspanning op hetzelfde bewerkingscentrum, in dit geval een machine van Gebr. Heller. Omdat de schoepen niet allemaal in gelijke mate beschadigd zijn, heb je voor een efficiënte productie processen nodig die zichzelf aanpassen. Het Fraunhofer ILT en IPT hebben hiermee al ervaring opgedaan bij de productie van een compressorschoep uit Inconel 728. Deze is gemaakt met additive manufacturing en daarna adaptief gefreesd.

HD Switch schakelt binnen 200 ms
Een ander voorbeeld dat tijdens het congres aan de orde kwam is het repareren van turbinewielen uit een helicoptermotor. Deze worden opgespannen in het bewerkingscentra, dan gescand, met een laseroplaskop die in de machine geïntegreerd is hersteld en daarna gefreesd. Om heel gericht te lasercladden heeft het Fraunhofer ILT de HD Powerswitch ontwikkeld, een nieuw type kop die tijdens het lasercladden binnen 200 ms de toestroom van het metaalpoeder kan afsluiten of toelaten. Ook heeft men in Aken een test ontwikkeld waarmee je snel en exact kunt bepalen uit welk materiaal een turbinecomponenten is gemaakt. Een van de vervolgstappen in het AdaM-project is de ontwikkeling van systemen waarmee je sneller tot de juiste parameters komt. Ook wil men een adaptief systeem voor laser metal deposition (LMD) ontwikkelen.

Tien miljoen euro
Voor het AdaM-project is de komende 3 jaar 10 miljoen euro beschikbaar. De helft hiervan komt van de 21 industriepartners, de andere helft van het Fraunhofer (2,5 miljoen euro) en de deelstaat Nordrhein Westfalen (2,5 miljoen euro). Deelnemende bedrijven zijn zowel fanrikanten (zoals Trumpf Laser- und Systeemtechnik, Rolls-Royce, MAN Diesel & Turbo en MTU), als machinebouwers (Monforts, Concept Laser, Okuma Europa) als ook gereedschappenproducenten (onder andere Seco Tools) en vele anderen (bijvoorbeeld Siemens, CeMeCon en Moduleworks (ontwikkelaar CAM-modules).

Meer informatie
ICTM 2013
Fraunhofer ILT
Fraunhofer IPT