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Strategien für die piezoaktorisch unterstützte Demontage von Schraubverbindungen

Strategien für die piezoaktorisch unterstützte Demontage von Schraubverbindungen

E-Mail:  bluemel@match.uni-hannover.de
Team:  Prof. Annika Raatz, Richard Blümel
Jahr:  2023
Förderung:  DFG

Motivation

Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung nehmen in der Betrachtung von Produktlebenszyklen einen zunehmend höheren Stellenwert ein. Am Ende der Nutzungsphase entstehen dabei häufig Fragestellungen des Recyclings, der Materialrückgewinnung oder der Regeneration. Einen wesentlichen Aspekt bildet die Demontierbarkeit, um Bauteile einfach und kostengünstig voneinander zu trennen, um so den nachfolgenden Prozess optimal vorzubereiten. Das Institut für Montagetechnik (match) erforschte im Teilprojekt A5 des SFB 871 Methoden und Strategien für eine kontrollierte und beschädigungslose Demontage am Beispiel von Turbinenschaufeln von Flugzeugtriebwerken. Durch die hohen Temperaturen und die im Luftstrahl befindlichen Partikel, wie bspw. Kerosin, Verbrennungsrückstände oder eingesaugter Sand, entsteht eine Korrosionsschicht, welche die Schaufeln in den Turbinenscheiben verfestigen lassen. Mithilfe von der Demontagebewegung überlagerten Vibrationen erzeugt durch einen Piezostapelaktor wird es möglich, Prozesskräfte zu verringern.

Forschungsinhalt

Das wesentliche Ziel des geplanten Transferprojektes ist die Übertragung und exemplarische Anwendung der am match entwickelten Methode zur Minimierung von Demontagekräften bei gleichzeitig maximaler Bauteilschonung unter realen Randbedingungen bei der Demontage von Flugzeugturbinen bei der MTU Maintenance Hannover GmbH. Als Anwendungsfall dient dabei die Demontage von Schraubverbindungen der Triebwerkshauptmodule. Diese verfestigen sich durch den Betrieb, was insbesondere im Bereich des Brennkammer- und Hochdruckturbinenmoduls hohe Demontagekräfte erfordert. Infolge dessen kommt es während der Demontage durch die hohen Drehmomente zu Beschädigungen der Bolzen, Gewindeeinsätze oder Grundgewinde. Eine konventionelle Entfernung bspw. durch Ausbohren und Gewinde nachschneiden ist in vielen Fällen keine Option, da dies durch den Hersteller untersagt oder nur unter strengen Auflagen und deutlich erhöhtem Reparaturaufwand möglich ist. Die Minimierung der Losdrehmomente wird ermöglicht durch multivariate Vibrationen (z.B. Vibrationsrichtung, Amplitude, Frequenz), die der Losdrehbewegung überlagert werden. Das entwickelte Verfahren soll angewandt werden, um ein funktionsfähiges handgeführtes Demontagewerkzeug zu entwickeln. In enger Zusammenarbeit mit der MTU soll dieses Werkzeug für den industriellen Einsatz bei der Regeneration von Flugzeugturbinen befähigt werden.

Künstlich gealterte Schraubverbindungen zur Nachbildung der Verfestigung der Fügeverbindung (ganz links: ohne Korrosion).