Pales de ventilateur

Accélérer votre efficacité

Les pales de ventilateur produisent 90 % de la poussée totale d'un moteur, ce qui en fait un élément crucial pour les performances et l'efficacité des moteurs à réaction. Cependant, la grande taille des pales, leur géométrie unique et la variété des matériaux utilisés dans le processus de fabrication créent des défis pour la mesure et l'inspection. Les inexactitudes dans la forme du bord d'attaque et de la surface du profil (courbure, torsion et épaisseur) diminuent l'efficacité et la poussée du moteur.

Une grande précision et des mesures répétables sont nécessaires tout au long du cycle de vie des pales de ventilateur, afin de garantir les performances maximales d'un moteur.

Un contrôles qualité tout au long du processus de production des pales de ventilateur

Satisfaire les besoins en métal et en composite

L'évolution des pales de ventilateur est l'une des plus visibles pour le voyageur. Du petit modèle à " clapet " aux énormes pales modernes en matériaux composites, elles ont une chose en commun : elles ont un travail important à accomplir.

Fournissant la majeure partie de la poussée au décollage, en croisière et à l'atterrissage, les pales de ventilateur sont parmi les plus grands contributeurs au rendement du moteur, propulsant l'air autour de la dérivation du moteur de la manière la plus efficace possible. L'arc, le balayage, la torsion et l'inclinaison du profil aérodynamique sont conçus à la perfection et nécessitent un ensemble d'outils de qualité tout aussi adaptés, disponibles chez ZEISS.

Pales de ventilateur en métal

Les pales de ventilateur en métal, principalement en aluminium et en titane, sont la méthode de fabrication depuis le début du moteur à réaction. La complexité de la conception repousse les limites des méthodes de fabrication. Les pales ont évolué de manière significative, passant de géométries relativement simples et de matériaux solides à des profils aérodynamiques tridimensionnels avec des structures creuses ou en nid d'abeille. Parallèlement, à chaque évolution, le nombre de pales par moteur a diminué et elles sont devenues plus grandes et plus coûteuses à fabriquer.

Stock cylindrical metal. Colored to show grain size and direction of metal domains with an image from a microscope to the top left of the cylinder.

Processus de forgeage

Les outils modernes et l'analyse de ZEISS peuvent apporter des avantages considérables aux processus traditionnels tels que le forgeage, afin d'améliorer considérablement la productivité et les niveaux d'exactitude du premier coup.

Le défi

La matrice pour le processus de forgeage est d'une importance capitale pour la production de la pale de ventilateur. C'est là que les technologies ZEISS entrent en jeu pour garantir la conformité de la matrice et des pales qui en découlent.

Notre solution

Les technologies ZEISS permettent de capturer numériquement et d'analyser en 2D et 3D la conformité des lames ainsi que la durée de vie et l'usure de la filière.

Initial Forging of the hipstem from stock material. Voids in blue to show possible defects in forging process. Magnified voids above the stem.

Finition des bords de l'aile

La finition des bords de l'aile est l'étape du processus qui consiste à amener l'aile forgée, souvent avec des "bords carrés", à la finition des formes des bords d'attaque et de fuite. C'est à ce stade qu'il est également courant de vérifier l'intégrité des cavités internes de la pale, qu'il s'agisse de structures en nid d'abeille ou des structures web pour leur intégrité.

Le défi

La combinaison de la torsion, de l'inclinaison et de la forme du bord rend la tâche de mesure et d'inspection très exigeante. L'impact des petites caractéristiques sur les bords, par rapport à la taille de la lame, est un défi. Pour les caractéristiques internes, la taille de la lame et les propriétés du matériau sont exigeantes.

Notre solution

  • Capture numérique et analyse en 2D et 3D de la conformité de l'ensemble de l'aile, y compris les bords complexes.
  • Les solutions ZEISS mesurent avec une résolution et une précision maximales pour analyser le bord : rayon régulier, forme elliptique, etc.
  • ZEISS offre des solutions CT pour vérifier en interne les normes de qualité requises.
Forged stem shown to show flashing form the forging process. Would be as received part from the supplier.

Usinage de la racine aux extrémités

L'usinage final garantit que la pièce est adaptée à son utilisation finale prévue. Les dégagements de l'embout sont critiques pour les fuites de gaz vers le boîtier et la forme de la racine pour son ajustement précis au disque du ventilateur.

Le défi

La taille globale du composant, parfois supérieure à 1,5 mètre, combinée aux faibles tolérances sur la forme de la racine, impose de choisir la technologie, les sondes ou les capteurs appropriés.

Notre solution

  • Les solutions ZEISS sont complémentaires et se présentent avec des MMT tactiles ou des ScanBox ATOS.
Stem further processed. Image above shows microscope image of debris on filter. From cleaning processed part.

Validation finale

Les exigences réglementaires et celles des équipementiers, telles que les normes AS9102 ou AS13003, sont nécessaires, rigoureuses et complètes à respecter.

Le défi

Les pales de ventilateur sont souvent considérées comme des pièces critiques en raison de l'impact qu'elles peuvent avoir en cas de défaillance en service. En tant que telles, les exigences de validation pour démontrer la navigabilité sont parmi les plus exigeantes du moteur.

Notre solution

  • Des solutions tactiles, optiques et microscopiques de haute précision pour répondre aux milliers de caractéristiques nécessaires à la validation.
  • ZEISS Quality Suite aide à compiler les résultats de manière efficace.
  • Des logiciels spécifiques comme Blade Inspect Pro permettent de qualifier chaque caractéristique sur les plans de pièces ou autres normes de manière efficace.

Pales de ventilateur en composite

Les pales de ventilateur en composite sont une évolution des pales de ventilateur en métal en termes de conception, offrant des propriétés de matériaux améliorées et permettant souvent aux pales d'être beaucoup plus grandes en raison de leur poids plus léger. Mais il y a une raison pour laquelle cela n'a pas été fait plus récemment. Le processus requiert des compétences élevées lorsqu'il est réalisé manuellement et des niveaux de coûts et de développement élevés pour les processus automatisés. Le résultat final est une pale très performante qui se remarque sur les moteurs à réaction les plus modernes.

Stock cylindrical metal. Colored to show grain size and direction of metal domains with an image from a microscope to the top left of the cylinder.

Mise en place et finition de la fibre de carbone

Les techniques de fabrication modernes doivent être complétées par des techniques d'analyse modernes. Les processus de fabrication des pales de ventilateur en fibre de carbone nécessitent une main-d'œuvre importante et s'appuient sur des outils de façonnage précis et des matrices de stratification pour produire la forme critique de la pale de ventilateur.

Le défi

L'outil de formage est essentiel à la création de la forme globale de la pale et de l'ailette, et son usure doit être régulièrement contrôlée.

Notre solution

  • Les technologies ZEISS permettent de capturer numériquement et d'analyser en 2D et 3D la conformité de la matrice ainsi que sa durée de vie et son usure dans le temps.
Initial Forging of the hipstem from stock material. Voids in blue to show possible defects in forging process. Magnified voids above the stem.

Injection et durcissement de la résine

Une fois que la fibre a été posée, la résine est ajoutée pour donner la rigidité et la pièce est durcie pour obtenir la forme finale de l'aile.

Le défi

Inhérents à tout processus de formage, de moulage et de façonnage, les pièces finales ont tendance à vouloir changer de manière organique.

Notre solution

  • Les technologies ZEISS sont excellentes pour la capture numérique et l'analyse en 2D et 3D de la conformité de la pièce dans le moule et à sa sortie, afin de comprendre le processus pour des améliorations à long terme.
Forged stem shown to show flashing form the forging process. Would be as received part from the supplier.

Usinage de finition

L'usinage final du pied et de l'extrémité est essentiel pour les performances et le fonctionnement. Les formes de l'emplanture ont de faibles tolérances pour s'adapter parfaitement au disque et les dimensions de l'extrémité sont importantes pour garantir l'absence de fuites de gaz entre l'aube et le boîtier, ce qui entraînerait des inefficacités dans les performances du moteur.

Le défi

La taille globale du composant, parfois supérieure à 1,5 mètre, combinée aux faibles tolérances sur la forme de la racine, impose de choisir la technologie, les sondes ou les capteurs appropriés.

Notre solution

  • Les technologies ZEISS sont excellentes pour la capture numérique et l'analyse en 2D et 3D de la conformité de la pièce dans le moule et à sa sortie, afin de comprendre le processus pour des améliorations à long terme.
Stem further processed. Image above shows microscope image of debris on filter. From cleaning processed part.

Bord d'attaque en métal

Le bord d'attaque en métal est une œuvre d'art. Une seule pièce de géométrie libre soigneusement collée à la lame principale en carbone.

Le défi

La vérification de la forme externe et interne complexe sur le bord du métal est longue et coûteuse et nécessite souvent un montage dédié.

Notre solution

  • La technologie optique de ZEISS permet de mesurer la forme extérieure et élimine la nécessité d'une fixation rigide, grâce à des fonctions telles que le serrage virtuel.
  • Les technologies tactiles de ZEISS permettent en outre de vérifier les caractéristiques avec la plus grande précision.
Stem further processed. Image above shows microscope image of debris on filter. From cleaning processed part.

Validation finale

Les exigences réglementaires et celles des équipementiers, telles que les normes AS9102 ou AS13003, sont nécessaires, rigoureuses et complètes à respecter.

Le défi

Les pales de ventilateur sont souvent considérées comme des pièces critiques en raison de l'impact qu'elles peuvent avoir en cas de défaillance en service. En tant que telles, les exigences de validation pour démontrer la navigabilité sont parmi les plus exigeantes du moteur.

Notre solution

  • Des solutions tactiles, optiques et microscopiques de haute précision pour répondre aux milliers de caractéristiques nécessaires à la validation.
  • ZEISS Quality Suite aide à compiler les résultats de manière efficace.
  • Des logiciels spécifiques comme Blade Inspect Pro permettent de qualifier chaque caractéristique sur les plans de pièces ou autres normes de manière efficace.

Réparation et révision

La maintenance et la réparation sont des facteurs de coût énormes tout au long du cycle de vie du produit. En outre, le temps est un facteur critique lorsqu'il s'agit de remettre les pales de ventilateurs en service. Plus que jamais, les équipementiers ont besoin de systèmes de mesure à grande vitesse et de logiciels capables d'anticiper l'entretien, les pannes et les révisions.

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