Reverse Engineering – the systematic approach of analyzing a workpiece with the primary intention of deriving its relevant geometric features – provides new prospects to recover or replace valuable broken components. Related methods could pose a prospective remedy for lost or inaccessible schemes for turbine blade replacement parts, which can turn overhauls into arduous and time-consuming issues, since previous studies have already shown the feasibility in principle [Bagci 2009]. Within the last decade, the application of X-ray Computed Tomography (CT) as a metrologic instrument has increasingly gained attention, with its global market being predicted to reach almost 600 million US-dollars in 2017 [De Chiffre et al. 2014]. At present, no other imaging technology is able to provide complete insight into non-superficial structures for measurement without destroying the object of investigation, which renders industrial CT an ideal choice for the Reverse Engineering and metrology of workpieces, if only limited a priori information is available. Unfortunately, application scenarios are restricted to such parts that offer suitable properties by means of X-ray penetrability, geometry and demands for precision. Simultaneously, metal-processing Additive Manufacturing methods have achieved a stage of development that permits their productive use for the fabrication of load-bearing and functional components. Nevertheless, critical machine parts require meticulous control of production tolerances, so that accurate blueprints and exhaustive quality controls are obligatory. Combining these two counterparts, the scope of this thesis aims to provide a Reverse Engineering framework that is capable of accurately determining the geometry of a given workpiece by utilizing CT as well as optical scans and manufacturing a functional replica thereof by use of Selective Laser Melting or alternative Additive Manufacturing technologies. For this purpose, two methods to overcome restrictions and drawbacks of conventional CT are suggested, which are related to resolution and X-ray penetrability; these comprise a multi-energy-CT method as well as a destructive approach to diminishing the photon path length in the object. The entire replication workflow is also examined, with a focus on emerging production aberrations, measurement errors, and their interplay for a turbine blade with highly complex internal and external structures as well as further test pieces. Depending on the considered region of the blade, a replication accuracy between 18 μm ± 87 μm and 95 μm ± 54 μm was achievable.     «

Reverse Engineering – the systematic approach of analyzing a workpiece with the primary intention of deriving its relevant geometric features – provides new prospects to recover or replace valuable broken components. Related methods could pose a prospective remedy for lost or inaccessible schemes for turbine blade replacement parts, which can turn overhauls into arduous and time-consuming issues, since previous studies have already shown the feasibility in principle [Bagci 2009]. Within th...     »

Reverse Engineering – das systematische Vorgehen zur Analyse eines Bauteiles mit der Absicht die wichtigsten geometrischen Merkmale zu identifizieren und zu extrahieren – stellt neue Möglichkeiten bei der Wiederherstellung und Reparatur von hochpreisigen Maschinenkomponenten in Aussicht. Beispielsweise können geeignete Verfahren es ermöglichen, verlorene oder unzugängliche Modelle für Ersatzteile von Turbinenschaufeln zu erstellen, welche bislang bei Instandsetzungsarbeiten häufig nicht verfügbar sind, was die Wartung maßgeblich erschwert. Hierfür wurde die prinzipielle Machbarkeit bereits durch Studien nachgewiesen [Bagci 2009]. Im letzten Jahrzehnt hat die Verwendung von Computertomographie (CT) als Werkzeug für die Vermessungstechnik zunehmend an Bedeutung gewonnen, wobei der Weltmarkt 2017 voraussichtlich einen Umfang von etwa 600 Millionen US-Dollar erreichen wird [De Chiffre et al. 2014]. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt steht kein anderes bildgebendes Verfahren zur Verfügung, welches in der Lage ist die Innenstruktur eines Objektes vollständig und zerstörungsfrei abzubilden. Daher bietet sich die industrielle CT als ideale Methode für das Reverse Engineering und die dimensionelle Vermessung von Bauteilen an, für die nur geringes Vorwissen vorliegt. Nachteilig ist hingegen, dass entsprechende Verfahren lediglich sehr beschränkt hinsichtlich der Durchstrahlbarkeit und Geometrie der Bauteile und den Anforderungen an die Genauigkeit anwendbar sind. Etwa zeitgleich haben generative Fertigungsverfahren einen Entwicklungsstand erreicht, der ihren Produktiveinsatz bei der Erzeugung von Metallbauteilen in lasttragenden und funktionserfüllenden Komponenten zulässt. Nichtsdestotrotz sind kritische Bauteile auf eine akribische Überprüfung der Fertigungstoleranzen angewiesen, sodass detaillierte Blaupausen und flächendeckende Qualitätskontrollen zwingend erforderlich sind. Die vorliegende Masterthesis zielt darauf ab, diese beiden Prozesse zu kombinieren und hierdurch ein Framework zu schaffen, welches es ermöglicht die Geometrie eines Werkstücks durch den Einsatz von CT und optischen Scans präzise zu erfassen und mittels Selektivem Laserstrahlschmelzen oder anderen generativen Fertigungsverfahren ein funktionsfähiges Duplikat zu fertigen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden zwei verschiedene Methoden empfohlen, die in der Lage sind bisher bestehende Einschränkungen und Schwächen der konventionellen CT in Bezug auf Auflösung und Durchstrahlbarkeit zu reduzieren. Diese basieren auf der Multi- Energie-Computertomographie sowie einem zerstörenden Ansatz zur Reduktion der Durchstrahlungsweglänge im Bauteil. Ebenso untersucht wird der vollständige Arbeitsablauf zur Erstellung der Replik eines komplexen Turbinenschaufelblatts sowie weiteren Testbauteilen. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf entstehenden Produktionsabweichungen, Messungenauigkeiten sowie deren Wechselwirkungen. Abhängig vom betrachteten Bauteilabschnitt ist es gegenwärtig möglich eine Fertigungsgenauigkeit für die Replik zwischen 18 μm ± 87 μm und 95 μm ± 54 μm im Vergleich zum Originalbauteil zu erreichen.      «

Reverse Engineering – das systematische Vorgehen zur Analyse eines Bauteiles mit der Absicht die wichtigsten geometrischen Merkmale zu identifizieren und zu extrahieren – stellt neue Möglichkeiten bei der Wiederherstellung und Reparatur von hochpreisigen Maschinenkomponenten in Aussicht. Beispielsweise können geeignete Verfahren es ermöglichen, verlorene oder unzugängliche Modelle für Ersatzteile von Turbinenschaufeln zu erstellen, welche bislang bei Instandsetzungsarbeiten häufig nicht ver...     »