Technologies avancées de numérisation 3D pour les CND de composants de turbines à gaz industrielles

Source de toutes les images : CAPTURE 3D, une société ZEISS

Les entreprises qui produisent des pièces pour l'aérospatiale et la production d'électricité, telles que des composants de moteurs de turbines à gaz industrielles (IGT), des aubes de passage de gaz chauds et des aubes directrices de tuyère, appliquent un revêtement protecteur sur les aubes de turbine, leur permettant de résister aux températures élevées auxquelles elles sont exposées pendant leur fonctionnement. . L'épaisseur et la microstructure du revêtement doivent être évaluées lors de l'application et tout au long de la durée de vie de la lame pour garantir son aptitude au service. Les entreprises de l'aérospatiale et de la production d'électricité peuvent réaliser cette analyse grâce à des techniques d'essais destructifs (DT) ou d'essais non destructifs (END).

Une méthode DT consiste à utiliser des techniques d'usinage par électroérosion (EDM) pour découper des sections de pales en vue d'une analyse par microscopie, fournissant ainsi un aperçu détaillé de la taille et de la structure des couches de revêtement. Cependant, la production de chaque pale peut coûter plus de 1 000 dollars, et l’exigence typique est de vérifier une pale sur 20, ce qui rend cette méthode coûteuse, longue, peu pratique pour les gros volumes et limitée à une analyse locale. Une technique CND courante pour cette mesure est le test par courants de Foucault qui utilise l'induction électromagnétique pour mesurer l'épaisseur du revêtement en détectant les changements de conductivité électrique provoqués par la présence du revêtement. Cependant, cette approche est limitée par les propriétés magnétiques dont sont constituées les aubes de turbine.

Cette situation est courante dans l'industrie aérospatiale, où des méthodes destructives et CND sont utilisées tout au long du cycle de vie d'un composant, de la production à la MRO. Utilisées pour les analyses essentielles à la qualité et à la fonctionnalité, comme les mesures d'épaisseur de revêtement et la vérification des dimensions des parois internes des pales, les techniques destructives fournissent les informations nécessaires, à un coût élevé. Parallèlement, certaines alternatives CND sont limitées par les matériaux de l'application et fournissent des informations limitées sur la quantité d'effort requis. Les technologies avancées de numérisation 3D offrent une solution avec une alternative CND modernisée qui permet d'économiser du temps et de l'argent et ouvre l'accès à plus d'informations en une seule session de mesure.

Une autre alternative aux tests destructifs pour l’analyse de l’épaisseur du revêtement consiste à utiliser des coupons de test comme échantillons standardisés qui permettent l’analyse de données localisées provenant de quelques zones d’une aube. Les coupons de test sont envoyés à un laboratoire où les techniciens évaluent l'épaisseur transversale des revêtements. L'analyse du laboratoire indique les modifications appropriées au processus d'application du revêtement. Ce processus est répété jusqu'à ce que l'épaisseur autorisée soit atteinte. Une itération d'un projet de revêtement peut prendre six semaines, et certains projets nécessitant plusieurs itérations, cela devient un long processus de développement. Cependant, un scanner 3D précis offre une méthode alternative rapide et efficace pour mesurer l’épaisseur du revêtement de la lame. Au lieu d'attendre des semaines pour une analyse en laboratoire, un scanner 3D collecte rapidement les mesures et un logiciel de métrologie 3D avancé évalue l'épaisseur du revêtement en quelques secondes. Le processus est simple :

La numérisation de ce processus offre de nombreux avantages par rapport aux méthodes CND destructives et conventionnelles, en plus d'accélérer le processus de développement. L'automatisation de l'acquisition et de l'inspection des données augmente encore la vitesse et l'efficacité de ce processus. Un opérateur peut prédéfinir une tolérance de mesure de l'épaisseur du revêtement dans le logiciel pour déterminer si une lame réussit ou échoue, et le logiciel peut générer automatiquement des rapports de réussite/échec. Les revêtements multicouches peuvent également être analysés en termes d'épaisseur globale et évalués par couches individuelles dans un seul rapport.

Une autre application courante de l’analyse destructive consiste à inspecter les structures internes des aubes à haute température. Les turbines à gaz nécessitent un noyau en céramique avancé et un moulage de précision en superalliage pour optimiser le refroidissement, les performances et la durabilité. Ces noyaux en céramique à faible débit présentent des parois multiples et d'autres caractéristiques de conception complexes. Inspecter rapidement et précisément les dimensions de ces parois intérieures sans les détruire constitue un véritable défi.