三本测量蔡司三维光学扫描仪检测碳纤维风扇叶片的尺寸缺陷

广东三本精密测量工业质量解决方案商，是蔡司官方授权代理商，业务涵盖：蔡司三坐标测量机、影像测量仪、工业CT，X-RAY断层无损检测设备，光学三维3D扫描仪、工业显微镜、扫描电镜等高精密工业测量设备。

在航空航天领域，民用航空发动机轻量化减重的发展趋势，致使风扇叶片从钛合金材料发展为碳钎维材料。碳纤维具有重量轻、刚性好的特点，其工艺涉及碳纤维铺层、树脂注射及固化、榫根加工、碳钎维前缘包边等流程。
蔡司三维光学测量系统应用于碳纤维风扇叶片的工艺流程中，从碳纤维铺层、榫根加工到最后成品均有覆盖，以确保可靠的质量及检测效率。
客户挑战（一）风扇叶片表面缺陷检测碳纤维复合材料在航空发动机风扇叶片中应用率高达70%，其比强度（抗拉强度/密度）显著优于金属材料。但各向异性结构导致其对局部缺陷极为敏感，尤其是胶带末端等几何突变区域。

胶带末端是碳纤维铺层粘接的终止点，易因工艺应力或热应力产生以下缺陷：
分层与脱粘：胶层与纤维界面因固化收缩或振动载荷发生分离微裂纹与纤维断裂：应力集中导致树脂基体开裂或纤维束断裂孔隙与气泡：层压过程中气体残留形成空洞，降低局部强度

蔡司解决方案针对风扇叶片的检测，蔡司光学条纹投影系统ATOS的技术优势得到充分发挥，例如前后缘的高分辨率网格获取、快速的检测节拍，表面缺陷检测，全域轮廓分析及翼型参数评价等。
由于风扇叶片扭曲度大、叶身较长，蔡司可根据客户的需求进行定制化夹具设计。这类夹具用于风扇叶片的光学检测时，具有无需贴点、装夹快速、定位精度高的特点。同时，同一框架可满足同一系列产品的批量测量需求。
在碳纤维铺层阶段，胶带末端是很重要的质量控制要素。ZEISS ATOS 5 for Airfoil 测头单幅照片分辨率高达1200万像素，通过ZEISS INSPECT 软件中的表面缺陷图，可轻松发现碳纤维胶带末端的质量缺陷。

客户挑战（二）风扇叶片翼型轮廓评价碳纤维风扇叶片的几何复杂性（三维弯掠、渐变厚度、异形榫根）和材料敏感性（分层风险、涂层完整性）决定了传统检测手段的局限性。条纹投影光学扫描通过非接触式全场测量，实现了从设计验证到维修再生的全流程闭环管控：
针对全域轮廓色差分析针对特殊翼型构型的参数评价
蔡司解决方案在翼型加工至成品阶段，ZEISS ATOS 5 测头可以对翼型进行全域轮廓分析，指导下一步加工；同时，可根据风扇叶片的工艺要求，对翼型参数进行评价，例如前尾缘、叶盆叶背轮廓度、弦长、厚度等尺寸。

ZEISS ScanBox 5110/ScanBox 5120 配置ZEISS ATOS 5 for Airfoil 测头，是针对风扇叶片的绝佳测量方案。结合MV400 和 Plus 29M MV 1000 镜头，可满足不同风扇叶片的测量需求—— 无论是表面缺陷检测，还是翼型参数分析，尤其是针对特殊前尾缘构型的翼型检测，均能胜任。

客户挑战（三）风扇叶片振动测试近年来，喷气式发动机的尺寸越来越大，最大发动机的风扇直径可达 340cm。 在运行过程中，重载会对叶片产生影响（如风压、振动、向心力），这是导致叶片在整个使用寿命期间性能发生变化的原因。 一项关键任务是，维护运营部门需采用高效且经济的方式（在维护过程中）检测出设备的裂缝和损坏情况。 第二个任务是降低运行过程中的噪音——这种噪音同样是由振动引起的，而有关振动行为的信息对研发部门来说非常重要。

蔡司解决方案通过ZEISS ARAMIS高速三维测试系统，可对成品风扇叶片进行锤击测试，从而获取叶片的三维振幅、固有频率及锤击变形趋势分析（ODS ： Operational Deflection Shape）。
通过ARAMIS高速三维测试系统可以达成以下应用：
通过锤击测试进行振幅分析
进行运行挠度形状分析并识别固有频率

对风扇叶片进行锤击时，ARAMIS系统通过振动测试检测风机叶片内部的裂纹或损坏。若存在裂纹，与完好部件的结果相比，固有频率会发生变化。

广东三本精密测量工业质量解决方案服务商，拥有20余年的销售及服务经验，服务企业超过3万家，拥有技术服务中心，提供一体化、落地化的服务！
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