KUNDENHERAUSFORDERUNG
Hersteller in der Luft- und Raumfahrt sind ständig bemüht, neue Wege zu finden, um die Effizienz und Langlebigkeit ihrer Flugzeugkonstruktionen zu verbessern. Selbst bescheidene Verbesserungen bei der Kraftstoffeffizienz und Zuverlässigkeit von Motoren können im Laufe der Zeit Millionen einsparen.
Rolls-Royce ist weiterhin führend in der Entwicklung von sauberen, kraftstoffsparenden und langlebigen Düsentriebwerken. Um diese außergewöhnliche Leistung zu erreichen, muss jeder Werkstoff und jedes Bauteil, das in einen Motor eingebaut wird, bei höheren Temperaturen über eine längere Lebensdauer zuverlässig arbeiten.
Aus Sicht der Produktentwicklung erfordert die Validierung dieser Leistung, dass Werkstoffe und Komponenten von Düsentriebwerken den komplexen Belastungen bei Start, Flug und Landung ausgesetzt werden, während gleichzeitig die extremen Temperaturen simuliert werden, die für den Betrieb der Triebwerke bei höheren Temperaturen erforderlich sind und folglich die Kraftstoff- und Emissionsleistung verbessern.
„Wir wussten, dass die Anhebung des Standards für die Leistung von Gasturbinentriebwerken entsprechende Fortschritte in unserer Prüftechnologie erfordern würde“, sagt Barry Ward, Leiter des Materialprüfungsteams bei Rolls-Royce. „Konkret müssten wir in unserem Testlabor extreme Betriebsumgebungen von Düsentriebwerken genau simulieren, begleitet von fortschrittlichen Datenkorrelationsmöglichkeiten, um aussagekräftige Erkenntnisse zu gewinnen.
Wir brauchten besonders robuste Lösungen für Hochtemperaturtests und -simulationen“, so Ward. „Da wir vorhatten, eine neue Prüfanlage zu bauen, brauchten wir auch Lieferanten, die gute Kenntnisse in der Anlagenplanung haben.“
MTS wurde nach eigener Einschätzung ausgewählt, um die Material- und Komponententests für Gasturbinen von Rolls-Royce zu verbessern, und zwar aufgrund seiner Technologieführerschaft, seiner Kompetenz bei der Systemintegration und seines hervorragenden Rufs bei Service und Support.
MTS-LÖSUNG
Im September 2009 unterstützte MTS Rolls-Royce bei der Spezifikation einer Vielzahl von fortschrittlicher Hardware, Software und Zubehör, die für die Prüfung von Werkstoffen und Komponenten bei hohen Temperaturen optimiert sind. Die gewählte Technologie umfasste die servohydraulischen Landmark™-Prüfsysteme von MTS für die einachsige thermomechanische Ermüdung (Thermomechanical Fatigue bzw. TMF), die Ermüdung bei hohen Temperaturen und geringer Zyklenanzahl (Low-Cycle Fatigue bzw. LCF), die Bruchmechanik und die Zugprüfung. Zu den Systemen gehörten Spannzeuge, Hochtemperatur-Extensometer und Umweltsimulationssysteme.
Rolls-Royce bestellte auch das planare biaxiale Prüfsystem von MTS, das eine präzise multiaxiale Kraft- und Drehmomentkontrolle von Prüfkörpern in hochbelasteten Hochtemperatur-Vakuum-Umgebungen ermöglicht, die den tatsächlichen Betriebsbedingungen von Triebwerken sehr nahe kommen.
Die Prüfsysteme von MTS werden von vielseitigen FlexTest®-Digitalsteuerungen und sauberen, leisen SilentFlo™-Hydraulikaggregaten angetrieben. Die TestSuite™-Anwendungssoftware von MTS wurde aufgrund ihrer Fähigkeit ausgewählt, die Prüfentwicklung, -durchführung und -berichterstattung zu vereinfachen und zu standardisieren, was den effizienten Austausch und die Analyse von Testergebnissen im gesamten mechanischen Testbetrieb von Rolls-Royce unterstützt.
Die Testlösungen von MTS wurden in dem neuen, hochmodernen Rolls-Royce Mechanical Test Operations Centre (MTOC) im deutschen Dahlewitz eingesetzt, das im Mai 2010 eröffnet wurde. „Das Einzigartige an der MTOC-Anlage ist, dass sie von Grund auf für das Testen konzipiert wurde, während die meisten anderen Testeinrichtungen weltweit aus einer früheren Generation von Anlagen hervorgegangen sind“, so Ward.
Vor und während des Baus der MTOC-Anlage arbeiteten die Ingenieure von MTS eng mit den Gebäudearchitekten, der Informationstechnologieabteilung von Rolls-Royce und Drittanbietern zusammen, um die hydraulische Energieverteilung, die Computervernetzung, die Integration der Prüfsysteme und andere wichtige Details zu planen. „Wir brauchten Lieferanten, die sich im Vorfeld mit unseren Bedürfnissen auseinandersetzen und uns dabei helfen konnten, die Möglichkeiten für eine intelligente Arbeitsumgebung zu ermitteln“, so Ward.
MTS unterstützte auch den Umzug von sechs der eigenen MTS Materialprüfsystemen und vier planaren biaxialen Systemen von der alten Prüfanlage zum MTOC. „Dies war eine extrem komplexe Installation, und wir haben uns sehr auf das Fachwissen von MTS verlassen, damit alles reibungslos funktioniert“, so Ward. „Unsere Lieferanten müssen uns helfen, die beste technische Lösung zu finden.“
KUNDENVORTEILE
Laut Ward ist Rolls-Royce mit seinen fortschrittlichen Testkapazitäten und seiner hochmodernen MTOC-Anlage gut gerüstet, um die Verbesserung der Kraftstoffleistung und der Lebensdauer von Werkstoffen und Komponenten für Gasturbinen zu unterstützen – was letztendlich zur Einführung von saubereren, energieeffizienteren und langlebigeren Strahltriebwerken führt.
„Wir haben nicht nur große Fortschritte in der Testfähigkeit, sondern auch in der Produktivität erzielt“, so Ward. „Alle unsere Techniker fanden, dass die Software leicht zu erlernen und zu bedienen ist, was uns geholfen hat, effizienter zu arbeiten. Unsere internen Experten für thermomechanische Ermüdungstests sind besonders von der Einfachheit des TMF-Moduls der Software beeindruckt.“ MTS und Rolls-Royce haben in Zusammenarbeit Softwarelösungen für die TMF-Prüfanwendungen von Rolls-Royce entwickelt.
Die Prüfingenieure von Rolls-Royce haben festgestellt, dass die neue Hardware ebenso vielseitig ist, was dem MTOC hilft, seine Ressourcen optimal zu nutzen. „In unserer alten Einrichtung hatten wir spezielle Maschinen für bestimmte Arten von Tests. Wir können eine Maschine jetzt innerhalb eines Monats für einen bestimmten Testtyp konfigurieren und sie im nächsten Monat einfach umkonfigurieren, um einen anderen Test zu unterstützen. Kein System läuft hier ständig an der Kapazitätsgrenze, während das benachbarte System im Leerlauf ist.“
Die Vielseitigkeit der Prüflösungen von MTS ermöglicht Rolls-Royce außerdem, problemlos auf die vielen Unbekannten zu reagieren, die bei der Erforschung fortschrittlicher Werkstoffe und Komponenten üblich sind. „Wir führen viele Untersuchungen durch, die nicht standardisierte Tests erfordern, und wir brauchen dazu eine hohe Vielseitigkeit und Rekonfigurierbarkeit.“
„Rolls-Royce ist gut vorbereitet, um sowohl die kurz- als auch die langfristigen Bedürfnisse der Luft- und Raumfahrtindustrie zu erfüllen“, so Ward. „Während wir derzeit die idealen Voraussetzungen für die Entwicklung der nächsten Generation von Materialien und Komponenten für Gasturbinen haben, sind wir auch agil genug, um alle neuen Testanforderungen zu erfüllen, die in der Zukunft entstehen.“
