GE Druck investiert in ein berührungsloses Messsystem, um Nahtstellen an seinen Messinstrumenten zu messen

GE Druck (ein Geschäftsbereich von GE Sensing) macht sich die optischen Mess- und Prüfsysteme von Vision Engineering zunutze, um die Qualitätsstandards seiner Messgeräte für die Flugzeugindustrie zu maximieren.

GE Druck ist der britische Geschäftsbereich von GE Infrastructure Sensing mit Hauptsitz in Leicestershire. Einer der Hauptproduktbereiche dieses Betriebs ist die Herstellung verschiedener Drucksensoren, die Einsatz in diversen Industriebereichen, darunter Gesundheitswesen, Öl und Gas, Telekommunikation und Transport, finden.

Präzisionsdrucksensoren

Der Produktname "Druck" steht seit langem für Präzisionsdrucksensoren und zugehörige Prüfungs- bzw. Kalibrierungsgeräte.

Die Produktreihe des Unternehmens reicht von relativ preisgünstigen OEM-Geräten bis hin zu hochpräzisen, resonanten, barometrischen Silikonsensoren, die Druckwerte von unter 0,015 psi bis 15.000 psi messen. Des Weiteren umfasst die Druck-Produktpalette Luftdatensysteme zur Kalibrierung statischer Piloteninstrumente, von Helikoptern bis Überschall-Kampfflugzeugen.

Von Luftdaten- bis hin zu Kraftstoffregelsystemen für Flugzeuge, von Flugsteuersystemen bis Motorüberwachung, GE Infrastructure Sensing spielt eine wichtige Rolle in zahlreichen, anspruchsvollen Boden-/Flugprüfungen und Flugdruckmessungen in der Flugzeugindustrie weltweit.

Zu den Produkten gehören Drucksensoren und Prüfgeräte, die von Herstellern und Fluggesellschaften weitläufig für Flugzeuge und Hubschrauber im zivilen, wie im militärischen Bereich eingesetzt werden. Sie verfügen über die industriespezifischen Zulassungen CAA/FAA und erfüllen die neuesten RVSM-Normen.

Die Instrumente wie auch die verschiedenen Drucksensoren werden im GE Druck Betrieb in Leicestershire in Übereinstimmung mit zahlreichen Managementsystemen hergestellt, wodurch jede Produktionsphase zu einem Maßstab für Spitzenleistung wird. Ein Teil der Qualitätssicherungsverfahren setzt voraus, dass GE Druck die extrem hohen Standards aller Aspekte seiner Produktion erfüllt.

Elektronenstrahlschweißen für Genauigkeit bis auf das letzte Mikrometer

GE Druck setzt Systeme von Vision Engineering in mehreren Bereichen ein, in denen seine Geräte zusammengebaut werden. Dazu gehört die Montage des Außengehäuses der Drucksensorkörper für die Flugzeugindustrie.

Sensors used for Luft- und Für die Flugzeugindustrie verwendete Sensoren sind überaus empfindlich und müssen bis auf das nächste Mikron genau sein. Aus diesem Grund bedient sich das Unternehmen zum Schweißen des Außengehäuses eines Elektronenstrahlschweißverfahrens, da dieses Verzerrung und Schrumpfung vermeidet.

Elektronenstrahlschweißen ist ein Verfahren, bei dem zwei Komponenten mittels eines Strahls Hochgeschwindigkeitselektronen, die auf über 160.000 km pro Sekunde beschleunigt werden, miteinander verbunden werden. Diese Schweißmethode generiert Leistungsintensitäten, die 5000 Mal größer sind als herkömmliche Schweißverfahren, da der Strahl auf einen präzisen Bereich mit einem Durchmesser von 0,2 mm fokussiert wird.

Diese Schweißtechnik erzielt eine hohe Wiederholbarkeit, wobei die maximale Steuerung von einem Heizstrom, der die Rate der Elektronemissionen bestimmt, und einer Beschleunigungsspannung ausgeht, die die kinetische Energie der Elektronen reguliert. Die Verbindung, die zum Verschweißen der beiden Komponenten benutzt wird, ist in der Regel eine Umschmelzung des Materials an sich.

Dieses Schweißverfahren verleiht dem Techniker die Möglichkeit, an anderweitig unzugänglichen Stellen zu schweißen, während leichte Schweißstellen die Bearbeitungszeit minimieren und somit die Produktivität steigern.

Zu den Vorteilen des Elektronenstrahlschweißens gehören: Genaue Kontrolle der Penetration und Abmessungen, hohes Maß an Wiederholbarkeit, Freiheit von Unreinheiten, unerhebliche Verzerrung und Schrumpfung.

Obwohl dieses Schweißverfahren zunächst als fortschrittliche und unnötig kostspielige Alternative zu herkömmlichen Schweißverfahren erscheinen mag, so reduzieren die zahlreichen Vorteile und die Einsparungen im Zusammenhang mit Zusatzabläufen, wie zum Beispiel Spannungsfreiglühen, die Herstellungskosten des Produkts insgesamt.

Inspektion von Schweißnähten mit einem Stereozoom Mikroskop Lynx

Mit dem Schweißverfahren wird die Messplatte geschweißt und in diesem Stadium ist es von höchster Bedeutung, dass die Schweißnaht den Spezifikationen entspricht, da jegliche Diskrepanzen kostspielige Folgen haben könnten.

Nach Schweißen der Sensorplatte, aber vor Aufbau des Sensors zu seiner vollen Funktionsfähigkeit werden die Schweißnähte mit einem Stereozoom Mikroskop Lynx von Vision Engineering untersucht.

Die Eindringtiefe kann so flach wie 5 µm sein und gerade aus diesem Grund ist eine hohe Vergrößerung wichtig. Die Schweißnähte an der Sensorplatte werden auf Risse, Spritzer, Versatz und Einbrandkerben untersucht.

Für GE Druck ist es wichtig, Richtlinien für Unregelmäßigkeiten zu erhalten, zum Beispiel welche Schweißnähte untauglich sind und welche Schweißnähte nachbearbeitet werden können.

Dies wurde durch Einführung der britischen Norm BS EN 13919-1, Leitfaden für Bewertungsgruppen für Unregelmäßigkeiten in Elektronenstrahlschweißnähten in Edelstahl, erfolgreich realisiert.

Werden während der Inspektion Unregelmäßigkeiten festgestellt, werden die Schweißnähte am Sensorkörper zwecks Kategorisierung gemäß der angewendeten Norm gemessen.

BS EN 13919-1 bietet GE Druck einen Leitfaden, anhand dessen objektive Entscheidungen über leichte Ungenauigkeiten, die während des Elektronenstrahlschweißverfahrens entstanden sein könnten, getroffen werden können. So kann zum Beispiel festgestellt werden, dass die Eindringtiefe der Schweißnaht um 5 µm erhöht ist, woraufhin nachgeprüft werden kann, ob dies Auswirkungen haben könnte.

Dies ist besonders wichtig für Komponenten, die unweigerlich Bestandteil der Instrumentation (wie zum Beispiel Sensoren) für die Flugzeugindustrie sind. Bei diesen hochpräzisen und intelligenten Sensoren dürfen nicht einmal geringfügige Fehler auftreten.

Schweißnähte mit dem optischen Messsystem Hawk auf enge Toleranzen gemessen

Da die Eindringtiefe und Abmessungen der Schweißnähte variieren können (je nach Sensortyp), hat GE Druck verschiedene Messoptionen in Erwägung gezogen, die seine Anforderungen erfüllen könnten, darunter enge Toleranzmessung auf X, Y und Z.

Aufgrund der Empfindlichkeit und engen Toleranzen fiel die Entscheidung auf eine genaue, berührungslose Messlösung in Form des berührungslosen Messsystems Hawk von Vision Engineering.

Optimax Imaging und Measurement Limited sind Messtechnik-Spezialisten, die für GE Druck die erforderliche Messlösung von Vision Engineering gefunden haben.

Peter Clements, Geschäftsführer von Optimax, schlug das Hawk System als geeignetste Lösung für die Anforderungen vor, die Stephen Broadbridge, Abteilungsleiter bei GE Druck, festgelegt hatte. Stephen Broadbridge recherchierte mehrere Methoden zur genauen Messung der Schweißmaße, bevor er sich für eine Investition in ein optisches, berührungsloses Messsystem entschied.

Das Hawk System bietet Präzisionsmessung, Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit in drei Ebenen. Müssen Schweißnähte zwecks Kategorisierung gemessen werden, wird der Sensorkörper einfach auf den hochgenauen 150 x 150 mm Messtisch positioniert; mithilfe der Vergrößerungsoptionen werden die Schweißnähte dann in X, Y und Z gemessen.

Sobald der Messrechner die Messwerte aufgezeichnet hat, werden sie in eine Analysetabelle eingegeben und hinsichtlich Akzeptanz und Folgen mit Inspektionsnormen gemäß BS EN 13919-1 verglichen.

Das Messmikroskop Hawk ermöglicht Technikern die genaue Messung in allen Achsen.

Stephen Broadbridge, Abteilungsleiter, erläutert die Bedeutung der Einführung einer Norm und eines Prozesses für Elektronenstrahlschweißen:

„Ein typischer, von unserer Abteilung hergestellter Sensorkörper kann in einer Flugzeuganwendung eingesetzt werden und die Folgen eines Sensors, der nicht die engen Toleranzen einhält, die wir und unsere Kunden voraussetzen, kann zu einer Verschwendung von Material und Arbeitsaufwand führen.

„Um die Qualität und Präzision unserer Schweißnähte zu maximieren, messen wir zunächst die Sensorplatte, um sicherzustellen, das keine Diskrepanzen in Bezug auf Finish und Abmessung bestehen. Wenn wir dann der Ansicht sind, dass irgendein Aspekt der Schweißnaht bedenklich ist, messen wir sie in X, Y und Z".

Stephen Broadbridge fährt fort, die Bedeutung eines berührungslosen Systems zu erklären: "Auf der Suche nach Lösungen war es für uns eine Priorität, aufgrund der Empfindlichkeit und engen Toleranzen unserer Sensorkörper ein berührungsloses Messsystem zu wählen."

„Wir haben festgestellt, dass das Hawk ein optisches Abbild erstellt, das es uns ermöglicht, die Kanten der Schweißnähte leicht zu identifizieren, damit unsere Techniker bei der Messung an allen Achsen mit Präzision vorgehen können.“
Zeigt einen typischen Sensor, der im GE Druck Betrieb in Leicestershire präzisionsgefertigt wird.
Abb. 1.0. Zeigt einen typischen Sensor,
der im GE Druck Betrieb
in Leicestershire
präzisionsgefertigt wird.

GE Druck bietet in zunehmendem Maße eine breite Produktpalette für Instrumentationen in allen Industriebereichen. Angesichts der neuen Technologien und einhergehenden Forderungen nach schnellerer, kleinerer und genauerer Instrumentation vergrößert und diversifiziert GE Druck schnell, um diesen Anforderungen gerecht zu werden.

Dabei investiert das Unternehmen in Geräte, die ein Höchstmaß an Genauigkeit und Qualität der Komponenten ihres umfassenden Instrumentangebots gewährleisten

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