From the real turbine blade to the digital component twin- comparison of methods and challenges

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Abstract

Der Bedarf für die Erzeugung eines digitalen Abbilds eines Bauteils kann vielfältige Gründe haben. Übliche Beispiele sind die Erfassung von Fertigungsabweichungen zur Qualitätskontrolle, das Re-Engineering von Bestandsbauteilen bei unzureichender Datenlage oder die Erfassung von Bauteildegradation bzw. Schäden auf Grund von Betriebseinflüssen. Insbesondere dann, wenn über einen reinen Soll-Ist-Abgleich hinaus auch eine Bewertung des Bauteils durchgeführt werden soll, ergeben sich neben der erforderlichen Genauigkeit der Erfassung weitere Anforderungen an den Umwandlungsprozess und den am Ende bereitgestellten digitalen Bauteilzwilling. Der Beitrag beleuchtet im Zusammenspiel mit „Beitrag 1“ (Stani/Clemens) und „Beitrag 3“ (Anna/Andreas) den Gesamtprozess von der Anforderung bis zur Nutzung eines digitalen Bauteilzwillings. Der Schwerpunkt dieses Beitrags liegt dabei auf dem eigentlichen Vorgang der Erzeugung eines digitalen Abbildes einer realen Geometrie. Diese Fähigkeit der „Flächenrückführung“ wird seit längerem auch als Dienstleistung angeboten oder kann mit Hilfe lizenzpflichtiger bzw. kommerzieller Software in einer geeigneten Qualität durchgeführt werden. Für einen flexiblen und bedarfsgerechten Einsatz im Rahmen von Auslegungsprozessketten innerhalb von Forschungsvorhaben mit immer wieder wechselnden Anforderungen ist dies jedoch keine geeignete Lösung, weswegen anpassbare, robuste und automatisierbare Digitalisierungsprozesse entwickelt werden sollen. Am Beispiel einer Forschungsturbinenschaufel, die an ihrer Oberfläche eine Reihe von Fertigungsabweichungen zur Soll-Geometrie aufweist, wird der Weg vom real vorliegenden Bauteil bis zum digitalen Bauteilzwilling beschrieben, der dann für exemplarische Anwendungen wie detaillierte Struktursimulationen (CSM), Strömungssimulationen (CFD) und deren Integration in thermodynamische Gesamttriebwerksanalysen (Beitrag 1) oder den Einsatz in einer VR-Umgebung und messtechnische Untersuchungen (Beitrag 3) nutzbar gemacht wird. Zum Zweck der Bauteilerfassung kommen optische Systeme zum Einsatz, die auf dem Prinzip der Streifenlichtprojektion basieren. Die mit unterschiedlichen Systemen erzeugten Punktwolken bzw. Polygonnetze werden auf verschiedenen Wegen in NURBS Flächen transformiert und daraus neutrale CAD Formate (*.stp) unterschiedlicher Auflösung erzeugt. Die angewandten Methoden und die jeweiligen Ergebnisse werden miteinander verglichen. Ein Fokus des Beitrags liegt darauf, die spezifischen Herausforderungen und auch die Möglichkeiten der verschiedenen Vorgehensweisen aufzuzeigen und identifizierte Fähigkeitslücken und Forschungsthemen zu beschreiben.

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• From the real turbine blade to the digital component twin- comparison of methods and challenges. (deposited 24 Feb 2025 11:18)
  • From the real turbine blade to the digital component twin- comparison of methods and challenges. (deposited 13 Jan 2026 15:11) [Currently Displayed]