Schleifen von Mikroprofilen auf Freiformflächen
Berend Denkena, Thomas Krawczyk
Die Steigerung des Wirkungsgrades ist ein Hauptziel bei der Entwicklung von Flugzeugtriebwerken. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es notwendig, die Reibung zwischen den Verdichterschaufeln und dem umströmenden Fluid zu verringern. Die der Haifischhaut nachempfundenen Mikrostrukturen (Riblets) können die Wandreibung um bis zu 10 % reduzieren. Der Einsatz dieser Technologie setzt ein Fertigungsverfahren voraus, mit dem die komplex gekrümmten Verdichterschaufeln in der benötigten Qualität wirtschaftlich strukturiert werden können.
Im Rahmen dieser Arbeit wird das 5-Achs-Schleifen für die Strukturierung von Verdichterschaufeln verwendet. Das Ziel dabei ist die Bereitstellung von Methoden zur Auslegung eines wirtschaftlichen Prozesses, um Riblet-Strukturen auf 3DVerdichterschaufeln zu schleifen. Hierzu werden zunächst anhand der Kontaktbedingungen Methoden abgeleitet, mit denen die notwendige Schleifscheibenmakrogeometrie berechnet werden kann. Anschließend wird der Einfluss der Schleifscheibenspezifikationen auf die Riblet-Geometrien erforscht. Hierbei werden Schleifscheiben mit Keramik- und Metallbindung eingesetzt. Abschließend wird eine neue Schleifscheibe entwickelt, die nach dem Biberzahn-Prinzip funktioniert und die Leistungsfähigkeit des Prozesses zwischen 900 % und 1.600 % steigert.
