Stork Turbo Blading levert sneller met NX
Aantal productiestappen sterk verminderd

Door de redactie

Stork Turbo Blading maakt hoge precisie turbobladen voor turbines. Het productieproces moest worden vereenvoudigd om sneller te kunnen leveren met een hogere kwaliteit. Levertijd en kwaliteit zijn bepalend voor het bedrijfssucces van Stork Turbo Blading en NX is daarbij een belangrijk hulpmiddel. Gerrit Mulder legt dit uit.

Gerrit Mulder: “In het pre-NX tijdperk waren we ongeveer drie dagen bezig om na een aanpassing van het ontwerp de
NC-banen opnieuw te genereren. Dankzij de integratie van NX is dat nu in een half uur gedaan.”

Turbines voor de energieopwekking zijn precisiemachines op elke schaal. De turbinebladen slijten tijdens het gebruik en moeten in zo kort mogelijke tijd worden vervangen. Stilstand kost geld. Stork Turbo Blading is specialist in het produceren van turbobladen waarbij hoge precisie en kwaliteit en korte levertijd bepalen of een opdracht succesvol is of niet.

Wereldwijde markt
Stork Turbo Blading uit Sneek is onderdeel van Stork Power Services tak van het industriële Stork concern. Het bedrijf bedient een wereldwijde markt voor turbinebladen en levert zowel aan OEM’s als aan de service en ‘aftermarket’. Turbines worden gebruikt in de energieopwekking. Dat kan zowel een kolengestookte energiecentrale als een kleine installatie voor de opwekking van scheepsstroom zijn of het terugwinnen van warmte. De variatie in afmeting van 50 tot 1200 mm geeft aan welke flexibiliteit van Stork Turbo Blading wordt gevraagd. De andere Business Units uit de Stork Power Services groep zijn Stork Thermeq, dat is gespecialiseerd in ketels en branders, Stork Turbo Service voor installatie en onderhoud van turbines en Stork Gears & Services, dat tandwielkasten levert en onderhoudt. Stork Power Services biedt als groep de hele lijn aan dienstverlening voor operators van energieopwekkinginstallaties.

Onderhevig aan slijtage
“Turbinebladen slijten tijdens de levensduur”, vertelt Gerrit Mulder, manager engineering van Stork Turbo Blading. “De gebruiksomstandigheden bepalen de slijtage. Zelfs water heeft bij de snelheden die in een turbine voorkomen een verwoestend karakter. Schade ontstaat aan bladen van zowel de stationaire als de rotortrappen van de turbine. Dat leidt niet alleen tot verlaging van de efficiëntie, maar ook tot gevaar door een mogelijke onbalans.” Andere redenen om een turbine te reviseren zijn vermoeiing en slijtage aan lagers en dichtingen. Overigens worden binnen Stork naast stoom  ook gasturbines gereviseerd, onder andere voor vliegtuigmotoren.

De foutkans is minder groot omdat het genereren van de NC-banen een vrijwel automatisch proces is.”

Proces en tools
Het kan bij revisies gaan om grote aantallen turbobladen. Een installatie in een elektriciteitscentrale met twee turbines van vijftien trappen met elk 120 bladen per trap vraagt 3.600 bladen, die per trap verschillend zijn. “Op jaarbasis produceren wij 80.000 turbobladen die sterk in afmeting kunnen variëren”, licht Mulder toe. “We doen dat met elf engineers, zes kwaliteitsmedewerkers, en veertig productiemedewerkers die meestal in twee ploegen en soms zelfs in drie ploegen werken. Maar de grote hoeveelheid mensen ten spijt, deze productie en dit kwaliteitsniveau zouden we nooit kunnen halen zonder uitgekiende werkmethoden voor engineering, werkvoorbereiding en productie en de bijbehorende tooling.” Met tooling doelt Mulder niet alleen op de 4-  en 5- assige freesmachines waarover Stork Turbo Blading beschikt. “De echte winst zit in de efficiëntie van het proces voordat de data naar de machines gaan,” aldus Mulder. “En dat proces is alleen realiseerbaar met de juiste software.”
Een opdracht begint meestal met de opname van de schade aan de turbobladen om vast te stellen in welke trappen in de turbine bladen vervangen moeten worden. Wanneer dat vaststaat moet in driekwart van de gevallen gebruik gemaakt worden van scanningtechnieken om de precieze vorm van de turbinebladen vast te stellen. “In deze gevallen zijn geen tekeningen van de turbobladen beschikbaar”, zegt Mulder. “De bladen worden op locatie door een vaste partner ingescand. Deze werkt wereldwijd, en is ook in staat de puntenwolk die uit de scan resulteert om te zetten naar STEP-geometrie. Wij vergelijken die gegevens met de gegevens van turbobladen die we in het verleden hebben geproduceerd. Het is zeker niet uitgesloten dat we het blad al eens hebben gemaakt. De gegevens in de database bevatten tekeningen met doorsnedes met maten en vormtoleranties.”

NX past bij ons
Voor het engineeren van het turboblad en het genereren van de NC-banen maakt Stork Turbo Blading gebruik van NX en NX Cam. “We gebruiken NX nu zeven jaar,” vertelt Mulder. “In 2002 hebben we de belangrijkste spelers in een pilot vergeleken. Daar is voor ons NX als absoluut beste product uitgekomen. Het past bij onze organisatie, de functionaliteit is wat we willen en de toepasbaarheid op onze producten is zeer goed.” Voor Mulder is het belangrijk dat meerdere engineers tegelijk aan het ontwerp kunnen werken. Op basis van het STEP-model worden voet en blad separaat ontwikkeld, omdat het twee aparte onderdelen van het product zijn.

“Voor ons is het ook belangrijk de opspangereedschappen parallel te kunnen ontwikkelen. De ‘Master Model’-werkwijze van NX maakt het mogelijk. En de perfecte integratie tussen CAD en CAM zorgt ervoor dat wijzigingscycli extreem kort worden.” De scan is voor de engineers de absolute referentie bij het ontwikkelen van het NX-model. Daarbij wordt exact aangegeven op welke plaatsen het gefreesde product gemeten moet worden. Ten behoeve van de productie worden stap voor stap instructies gemaakt. “Waar we vroeger twaalf stappen in de productie hadden, zijn dat er nu nog maar vijf: zagen, voet frezen, blad voorfrezen, blad nafrezen en eventueel het blad afzagen,”licht Mulder het effect van NX op het proces toe. “De 4-assige freesmachines, die vergaand geautomatiseerd zijn met palletsystemen, worden vooral gebruikt voor het frezen van de voet en het voorfrezen van het blad. Daarbij worden alle vier assen simultaan gebruikt. Het nafrezen gebeurt in een 5-assig simultaan freesproces.”

Van drie dagen naar half uur
Mulder kan het effect van de CAD- en CAM-integratie die NX biedt becijferen: “In het pre-NX tijdperk waren we ongeveer drie dagen bezig om na een aanpassing van het ontwerp de NC-banen opnieuw te genereren. Dankzij de integratie van NX is dat nu in een half uur gedaan. Tijd is echter niet het enige effect. De foutkans is minder groot omdat het genereren van de NC-banen een vrijwel automatisch proces is.”
Voordat de bladen uitgeleverd en gemonteerd kunnen worden, wordt elk blad individueel aan een kwaliteitsonderzoek onderworpen. Het kwaliteitsplan omvat onder meer geometrische controle en een scheuronderzoek. De definitie in NX van de meetpunten wordt naar de meetmachine gezonden, zodat meting van de bladen vergaand geautomatiseerd kan verlopen. Alle bladen worden ook aan een magnetisch onderzoek onderworpen om eventuele scheuren in het materiaal op te sporen. Elke trap in de turbine krijgt zijn eigen rapportage en materiaalcertificaten. Sommige turbobladen worden ook nog gewogen. “Wij gebruiken een speciaal programma om de verdeling van de turbobladen op de schoep te verdelen”, licht Mulder toe. “Minimale gewichtsverschillen tussen de bladen zijn onvermijdelijk en kunnen een onbalans veroorzaken, die bij de installatie moet worden verwijderd door de schoep te balanceren. Door de uitgekiende verdeling van de schoepen op basis van hun gewicht, leidt tot aanzienlijk minder werk bij het balanceren.”

NX juiste keuze
Mulder is na zeven jaar nog altijd overtuigd van de juiste keuze. “Zonder NX zouden we niet in staat zijn geweest het huidige niveau van services te bieden en daarmee zou ook de huidige business niet mogelijk zijn. Het vereenvoudigde productieproces en de snelle verwerking van wijzigingen leiden tot een versnelling van het totale proces en een verhoging van de kwaliteit. Kortom, NX is voor ons bedrijf belangrijk geweest en zal dat ook blijven.”

www.siemensplm.nl
www.storkpowerservices.com/turboblading