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Title:
METHOD AND SYSTEM FOR MANUFACTURING A STAGE-TRANSITION STRUCTURE FOR AN AEROSPACE TURBINE USING IN-LINE MULTISENSOR METROLOGY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/117799
Kind Code:
A1
Abstract:
Technical description: method for manufacturing structural components of an aerospace turbine, which combines processes, materials, tools and machining techniques and is characterised by: a numerically controlled manufacturing cell with tool capacity of at least five critical shafts for machining pieces with special shapes, geometries and dimensions; a multisensor metrology cell for the dimensional capture of the geometry of machined components, which is characterised by intelligent data capture in at least six degrees of freedom, multifactorial modelling and communication with an intelligent analysis server; intelligent analysis of metrological information, characterised by the use of intelligent algorithms and linear regression algorithms in real time for the optimisation of the quality and efficiency of the manufacturing process; and an engineering and design cell characterised by the capacity for design optimisation by means of simulations coordinated with said information analysis devices, generating multistage simulation–analysis cycles in the manufacturing process.

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Inventors:
BALLESTEROS SANTA CRUZ, Norman (Rtno. Monza No. 60, Fraccionamiento Villa Bonita ResidencialHermosill, Sonora ., 83288, MX)
Application Number:
MX2016/000186
Publication Date:
June 28, 2018
Filing Date:
December 20, 2016
Export Citation:
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Assignee:
BALLESTEROS SANTA CRUZ, Norman (Rtno. Monza No. 60, Fraccionamiento Villa Bonita ResidencialHermosill, Sonora ., 83288, MX)
International Classes:
B23Q1/00; B23Q15/00; B23Q17/20
Foreign References:
EP2127804A12009-12-02
JP2005319531A2005-11-17
KR20080079849A2008-09-02
CN204487320U2015-07-22
US20070017817A12007-01-25
CN102615435A2012-08-01
Attorney, Agent or Firm:
LUGO LIZÁRRAGA, María Laura (Nayarit No. 298, Colonia San BenitoHermosill, Sonora ., 83190, MX)
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Claims:
Reivindicaciones.

1. Método de manufactura de componentes estructurales de turbina aeroespacial conformado por la combinación de procesos, materiales, herramentales, y técnicas de maquinado caracterizado por:

a.-Manufactura por control numérico avanzado de componentes estructurales de turbina aeroespacial caracterizado por su capacidad herramental de mínimo cinco ejes críticos para el maquinado de piezas con formas, geometrías y dimensiones especiales, así como el acoplamiento de sistemas de transmisión de precisión críticos para asegurar la tolerancia de diseño requerida por el proceso de manufactura.

b.- Celda de metrología multi sensor para la captura dimensional de geometría de componentes maquinados, caracterizada por la captura inteligente de datos en por lo menos seis grados de libertad, así como el registro y despliegue de datos en forma matemática por modelación multifactorial, con comunicación con el servidor de análisis inteligente.

c- Análisis inteligente de información metrológica, caracterizado por el análisis de información con algoritmos inteligentes y de regresión lineal en tiempo real, enviando resultados y reportes de proyección a la celda de ingeniería y diseño para la optimización de la calidad y eficiencia del proceso de manufactura,

d.- Celda de ingeniería y diseño, caracterizado por su comunicación nativa con los dispositivos de análisis de información metrológica, obteniendo información analizada en relación a desviaciones criticas al diseño, con capacidad para optimización de diseños mediante simulaciones coordinadas con los mismos dispositivos de análisis de información, generando cidos de simulación-análisis multi etapa en el proceso de manufactura.

2. Celda de metrología avanzada multi sensor para la captura dimensional de geometría estructural de componentes maquinados, caracterizada por la captura— - inteligente de datos en por lo menos seis grados de libertad, integrando dispositivos de medición mecánico, láser, por ultrasonido y captura de imágenes, así como el registro y despliegue de datos en forma matemática por modelación multifactorial, con capacidad de comunicación con el servidor de análisis inteligente.

3. Análisis inteligente de información metrológica y comparación con modelo CAD, caracterizado por el registro y análisis de información utilizando algoritmos inteligentes y de regresión lineal generando proyecciones de puntos de falla en el proceso de manufactura, con comunicación bi direccional con la celda de metrología avanzada, caracterizado además por el análisis de información en tiempo real enviando resultados y reportes de proyección a la celda de ingeniería y diseño para la optimización de la calidad y eficiencia del proceso de manufactura.

Description:
MÉTODO Y SISTEMA DE MANUFACTURA DE ESTRUCTURA DE

TRANSICIÓN DE ETAPA PARA TURBINA AEROESPACIAL UTILIZANDO METROLOGÍA MULTISENSOR EN LÍNEA

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene su campo de aplicación preponderante en procesos de manufactura de turbinas para la Andustria Aeroespacial implementando metrología en línea.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las turbinas de gas modernas, en particular los motores de aeronaves, exigen las más altas exigencias en cuanto a fiabilidad, potencia, peso, eficiencia económica y vida útil. La selección o desarrollo de nuevos materiales, así como procesos de fabricación o métodos de fabricación adecuados desempeña un papel crucial en la optimización de turbinas de gas, en particular los motores de aeronaves. A continuación se presenta una breve recopilación de invenciones registradas en el tema de manufactura de dichas turbinas.

La patente No. US2009027700 describe un método para fabricar y / o mecanizar componentes, en particular componentes de turbina de gas, tales como cuchillas, segmentos de cuchillas o rotores de hojas integrales para un motor de avión. En una de sus aplicaciones, el método incluye al menos las siguientes etapas: a) proporcionar una pieza de trabajo; b) fresar la pieza de trabajo para proporcionar un componente a fabricar; C) redondear los bordes del componente y / o alisar la superficie del componente y / o endurecer la superficie del componente por un método hidráulico utilizando un lubricante y / o refrigerante requerido para el fresado. La invención No. US20070017817 describe un método para fabricar componentes de una turbina de gas en la que incluye al menos una etapa de moldeo por inyección de metal (proceso MIM) y una etapa de proceso de mecanizado electroquímico preciso (proceso PECM).

En el registro de patente No. WO/2007/082504 se reclama un procedimiento para el mecanizado por fresado de componentes para producir rebajes con una o más paredes laterales, en particular para la fabricación de rotores de paletas integradas para turbinas de gas, formando canales de flujo y las paredes laterales formando superficies de lámina de rotores totalmente aplanados para turbinas de gas, en el que el componente para fresado se sujeta en un dispositivo de localización para el mecanizado de fresado.

La invención No. US20160319834 describe un método para fabricar un componente de motor de turbina de gas donde se proporciona una pieza de trabajo de aleación basada en níquel y se elimina material de la superficie de pieza de trabajo usando una operación de mecanizado abrasivo para formar una superficie axisimétrica sobre la pieza de trabajo dond. Por otro lado, la patente No. US20070169913 se refiere a un método para fabricar componentes o piezas semielaboradas para turbinas de gas, en particular para motores de aeronaves, preferentemente por colada.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los detalles característicos de la presente invención se muestran en la siguiente descripción y en la figura que se acompaña, la cual se menciona a manera de ejemplo por lo que no deben considerarse como una limitante para dicha invención.

La figura 1 es un diagrama esquemático de los componentes para implementar el método de manufactura para turbina aeroestpacial de la presente invención. El ele- elemento [A] es el módulo de manufactura por CNC de componentes estructurales, el cual cuenta con al menos 5 ejes e implementa un sistema de transmisión de precisión críticos hacia la siguiente estación de trabajo [B]. El elemento [B] es la celda de metrología multisensor para el dimensionamiento de geometría de componentes maquina- dos en la etapa anterior [A], y se caracteriza por su capacidad de captura inteligente de datos en al menos seis grados de libertad, así como registro y despliegue de los mismos en forma matemática por modelación multifactorial. El elemento [C] representa el servidor de análisis metrológico que ejecuta algoritmos inteligentes y de regresión para enviar resultados y reportes de proyección a la celda de ingeniería y diseño [D] para optimizar calidad y eficiencia en el proceso de manufactura.