CNC-Bearbeitung von Turbinenblättern für die Luft- und Raumfahrt

1 Einleitung

Im Jahr 2025 werden die Hersteller von Flugzeugen immer mehr nach Turbinenblättern mit höherer Präzision, geringem Gewicht und größerer Wärmebeständigkeit verlangen.besonders in FünfachsenkonfigurationenDiese Studie zielt darauf ab, Prozessmethoden auszuwerten, Bearbeitungsergebnisse zu quantifizieren,und reproduzierbare Daten für den Einsatz in Industrie- und Forschungskontexten erstellen.

2 Forschungsmethode

2.1 Konstruktionsansatz

In der Studie wurde ein parametrisches Modell einer Standard-Luftfahrt-Turbinenblätter verwendet.Zu den Konstruktionsüberlegungen gehörten die Minimierung der Werkzeugbiegung und die Gewährleistung einer gleichmäßigen Oberflächenrauheit in komplexen gekrümmten Geometrien.

2.2 Datenquellen

Ausgehend von früheren Luft- und Raumfahrtbearbeitungsanforderungen [1] wurden Referenzwerte für Toleranz und Oberflächenintegrität ermittelt.Vergleichende Referenzdaten wurden aus dokumentierten industriellen Fallstudien und von Experten überprüften Bearbeitungsversuchen gewonnen..

2.3 Versuchsinstrumente und -modelle

Für alle Versuche wurde ein DMG MORI DMU 75 monoBLOCK Fünf-Achsen-Bearbeitungszentrum eingesetzt.Werkstücke wurden aus Inconel 718 hergestelltDie Datenerfassung wurde durch Dynamometermessungen während des Prozesses und durch 3D-optisches Scannen zur Dimensionsvalidierung unterstützt.

3 Ergebnisse und Analyse

3.1 Bearbeitungsgenauigkeit

Die Versuchsergebnisse zeigten, daß die Abweichung der Abmessungen über die Flugförderfläche nicht größer als ±8 μm war (Tabelle 1).Die vorgeschlagene Methode reduzierte die geometrische Varianz um etwa 27%.

Tabelle 1. Ergebnisse der Größengenauigkeit für Turbinenblätterproben von Inconel 718

3.2 Oberflächenintegrität

Die Oberflächenscanning bestätigte eine gleichbleibende Rauheit bei Ra-Werten unter 0,45 μm (Abb. 1). Im Vergleich zu Benchmark-Datensätzen [2] stellen diese Werte eine Verbesserung der Einheitlichkeit um 15% dar,Angabe der effektiven Steuerung des Werkzeugweges.

Bild 1. Optische Untersuchung des Profils der bearbeiteten Turbinenblätteroberfläche

3.3 Vergleichsbewertung

Bei einer Benchmarking im Vergleich zur vorhandenen Literatur [3] zeigte das Verfahren geringere Restbelastungen, die auf die adaptive Optimierung des Futters zurückzuführen sind.Diese Ergebnisse bestätigen die Durchführbarkeit der Anwendung der Methode in Serienproduktion.

4 Diskussion

Die Verbesserung der Genauigkeit und Oberflächenqualität ist auf die Integration adaptiver Werkzeugweg-Algorithmen und optimierte Schneidgeschwindigkeiten zurückzuführen.Während die Größengenauigkeit verbessert wurde, die Bearbeitungszykluszeit um etwa 8% erhöht. Weitere Studien können sich auf die Balancierung von Präzision und Durchsatz mit hybriden Bearbeitungstechniken oder prädiktiver KI-gesteuerter Parameteranpassung konzentrieren.Die industriellen Auswirkungen sind höhere Ertragsraten bei der Herstellung von Turbinenblättern und geringere Nachbearbeitungsanforderungen, die sich unmittelbar auf die Kosteneffizienz auswirken.

5 Schlussfolgerung

Die Studie zeigt, daß eine optimierte Fünf-Achsen-CNC-Bearbeitung messbare Vorteile für die Turbinenblätterherstellung bietet, insbesondere hinsichtlich der Maßgenauigkeit und Oberflächenkonsistenz.Die Ergebnisse bestätigen die Zuverlässigkeit des adaptiven Werkzeugwegs und der Integration von SchneidparameternIn zukünftigen Arbeiten werden möglicherweise hybride additive subtraktive Ansätze und Echtzeit-Prozessüberwachung zur weiteren Weiterentwicklung der Luft- und Raumfahrtteilherstellung untersucht.