KUNDENHERAUSFORDERUNG
Das Rolls-Royce Mechanical Testing Operations Centre (MTOC) ist ein innovatives Testlabor für die Rolls-Royce Gruppe, das sich mit der mechanischen und strukturellen Bewertung von Gasturbinenkomponenten während der Entwicklung, der Produktion und des Service beschäftigt. Rolls-Royce hat aus zwei Gründen in diese neue Testeinrichtung investiert: um den dringenden Bedarf an Produktinnovation und Aftermarket-Support zu decken und um robuste mechanische, Material- und Schwingungsprüfungsfähigkeiten in einer einzigen Einrichtung und Organisation zu kombinieren.
Das MTOC wurde 2010 eröffnet und bietet ein breites Spektrum an Prüfmöglichkeiten, darunter Fan-Blade-Off, Vogelfang, Trudeln, Ermüdung, Vibration und natürlich Materialprüfungen. Die 75.000 Quadratmeter große Anlage beschäftigt 70 Mitarbeiter und befindet sich in Dahlewitz in der Nähe von Berlin und in der Nähe von Rolls-Royce Geschäftspartnern und Zulieferern.
Die thermomechanische Ermüdung (TMF) ist einer der wichtigsten Tests, die im MTOC durchgeführt werden, da sie die Betriebsumgebung bestimmter Komponenten im Gasturbinentriebwerk genau wiedergibt, wenn auch auf vereinfachte Weise. Durch die Durchführung von TMF-Tests im MTOC kann Rolls-Royce den Prozess genau kontrollieren, neue Legierungen testen und jedes ungewöhnliche Materialverhalten, das während des Tests auftritt, beobachten. Dadurch erhält das Unternehmen ein besseres Verständnis für die in seinen Motoren verwendeten Materialien. Die Herausforderung bei TMF ist jedoch die Komplexität.
„Unsere Tests sind komplex und erfordern eine Kombination von Temperatur- und Belastungsphasen, die man üblicherweise nicht mit Standard-TMF-Tests in Verbindung bringt“, so Dr. Stephen Brookes, Testingenieur bei MTOC und TMF-Testspezialist. „Die TMF-Prüfung bei MTOC umfasst sowohl dehnungsgesteuerte als auch lastgesteuerte Varianten. Es handelt sich um getrennte Verfahren mit ähnlicher Komplexität. Meine Aufgabe bei MTOC ist es, dafür zu sorgen, dass diese Testtypen genau, zuverlässig und effizient sind und weiterentwickelt werden.“
MTS-LÖSUNG
Um die Komplexität der TMF-Prüfung zu bewältigen, setzt MTOC die mechanischen Testlösungen von MTS ein. Wie Dr. Brookes feststellte, haben die TMF-Testmöglichkeiten bei MTOC zwei Formen: dehnungsgesteuerter TMF, für den zwei MTS-Testsysteme zugeordnet sind, und spannungsgesteuerter TMF, für den bis zu sechs MTS-Testsysteme zugeordnet sein werden. Konkret setzt MTOC die servohydraulischen MTS Landmark™-Prüfsysteme ein, um spannungsgesteuerte TMF-Tests in seinem Materiallabor durchzuführen.
Die MTS Landmark-Systeme sind für eine vollständig integrierte Steuerung ausgelegt. Die Komplettlösung umfasst einen Lastrahmen des Modells 370 und eine digitale Steuerung MTS FlexTest® , deren Leistung von MTS SilentFlo™ Hydraulikaggregaten geliefert wird. Die Lösung umfasst auch ein spezielles TMF-Subsystem, das Induktionsheiz- und -kühleinrichtungen mit Greifern und Dehnungsmessern kombiniert, die für die TMF-Prüfung entwickelt wurden. Der Lastrahmen, die Heiz- und Kühlsysteme werden alle von der hochmodernen Software MTS TestSuite gesteuert.
Darüber hinaus bietet die MTS TestSuite-Software ein spezielles TMF-Modul, das alle Test-, Analyse- und Berichtsvorlagen sowie Berechnungen enthält, die zur Durchführung gründlicher und präziser TMF-Tests erforderlich sind. Vordefinierte Testvorlagen können so ausgeführt werden, wie sie sind, oder sie können modifiziert werden, um den meisten ein- oder mehrachsigen TMF-Tests zu entsprechen, die in ASTM- und ISO-Normentwürfen beschrieben sind.
KUNDENVORTEILE
„Das MTS-System ist extrem gut konzipiert“, sagte Dr. Brookes. „Für den optimalen Test wurde alles berücksichtigt – der Lastrahmen, der Ofen und die Kühlung sind alle integriert und werden von der TestSuite-Software gesteuert. Dies ermöglicht uns, genau und effizient zu testen und bietet eine zuverlässige Wiederholbarkeit.“
Laut Dr. Brookes hat sich die MTS TestSuite-Software als extrem vielseitig erwiesen.
„Wir können leicht eine Testprozedur schreiben und/oder bearbeiten, die unseren Bedürfnissen entspricht. Diese Fähigkeit hat sich bei der Synchronisierung des Lastrahmens, des Ofens und der Kühlsysteme als unschätzbar wertvoll erwiesen und ermöglicht es uns, komplizierte spannungsgesteuerte TMF-Prozeduren zu schreiben, bei denen die Synchronisierung kein Problem mehr darstellt.“
Das Fachwissen der MTS-Mitarbeiter erwies sich ebenfalls als wertvoll, um MTOC bei der Erreichung seiner spezifischen Ziele zu unterstützen.
„Wir haben uns sehr gefreut, dass die Softwareentwickler von MTS ein dehnungsgesteuertes TMF-Vorlagenverfahren für uns entwickelt haben“, so Dr. Brookes. „Dies erwies sich als der effizienteste Weg, und obwohl unsere Anlage so weit von MTS entfernt ist, war die Durchlaufzeit zwischen unseren Anfragen und dem fertigen Verfahren extrem schnell.“
Dr. Brookes sieht die Zukunft der TMF-Tests und die Rolle der MTS-Testsysteme bei MTOC weiterhin positiv.
„Die Zukunft der TMF-Tests bei MTOC wird sich in Richtung größerer Testkomplexität und weiterer Entwicklung der Technik erstrecken“, sagte Dr. Brookes. „Die Kombination verschiedener Prüfarten in der TMF-Prüfung, wie z. B. die Rissfortpflanzungs-TMF, ist ein Beispiel für die erhöhte Prüfkomplexität. Auf der Entwicklungsseite gibt es immer Raum für verbesserte Praktiken, neue Testüberwachungstechniken und neue Standards. Mit dem MTS-System, das wir jetzt haben, sehe ich keinen Grund, warum diese Zukunftsvisionen nicht Realität werden sollten.“
