Vermessung und Charakterisierung der Geometrie
Final Report Abstract
In dem Teilprojekt „Vermessung und Charakterisierung der Geometrie“ des Projekts „Riblets für Verdichterschaufeln“ wurden unter anderen Untersuchungen zur dreidimensionalen Rekonstruktion von Messdaten aus einem Rasterelektronenmikroskop getätigt. Hierfür wurde zunächst das in dem vorigen Projektzeitraum entwickelte Modell für die genauere Rekonstruktion von großen Steigungswinkeln erweitert. Die Eckwerte für die, im Modell vorhandene und auch zur Rekonstruktion notwendige, Zonenaufteilung der Emissionselektronen wurden anhand einer detaillierten FEM-Simulation nachgewiesen. Die Basis dieser Simulation stellte dabei ein detailliertes Modell der Probenkammer dar, welches mit einer CAD Software erstellt wurde. Dieses ist deutlich realitätsgetreuer als die Modell aus vorangegangen Simulationen sowohl von dieser als auch von anderen Forschergruppen. Anhand dieser Simulation konnte eine optimierte Kollektorgittergeometrie entworfen werden, welche eine homogenere Feldverteilung in Probennähe und eine höhere Ausbeute der Sekundärelektronen erlaubt. Teil dieser Simulation war es auch den Störeinfluss von Partikeln an der Probenoberfläche und den Verlauf von probennahen Elektronen zu bewerten. Eine weitere Thematik welche untersucht wurde ist die Verschmutzung von Verdichterschaufeln. Hierzu wurde eine mit Staub verschmutzte Verdichterschaufel mit einem EDX-System untersucht. Die beiden Herstellungsverfahren von Riblets auf Verdichterschaufeln – das Schleifen und das Lasern haben jeweils unterschiedliche Vor- und Nachteile. Um die jeweiligen Vorteile beider Verfahren zu vereinen wäre eine Kombination aus beiden Verfahren wünschenswert. Hierbei soll die Oberfläche mittels Schleifen vorbereitet und danach mit einem gezielten Laserabtrag auf die gewünschte Geometrie gebracht werden. In diesem Projekt wurden Untersuchungen zur Machbarkeit dieses Vorhaben angestellt, indem die Positionen von Referenzmarkierungen bestimmt und zur Laserbearbeitung verwendet wurden. Es stellte sich heraus, dass die Verfahrenskombination mit aktuellen Positioniertechniken des Werkstückes nicht zufriedenstellend durchführbar ist. Parallel zu allen Tätigkeiten wurden Turbinenschaufeln auf ihre Mikrostrukturierung und ihre Makrogeometrie hin untersucht und die Messdaten an den anderen beteiligten Instituten zur Verfügung gestellt. Als Publikumswirksame Veröffentlichung ist ein Beitrag in dem Unimagazin 01/2011 der Leibniz Universität Hannover zu nennen.
Publications
- (2010): 3D-measurement Using a Scanning Electron Microscope, Applied Mathematics and Computation
Reithmeier, E.; Vynnyk, T.; Schultheis, T.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.amc.2010.01.107) - (2010): 3D-measurement with the stereo scanning electron microscope on sub-micrometer structures, JEOS:RP, p. 208-210
Vynnyk, T.; Schultheis, T.; Fahlbusch, T.; Reithmeier, E.
(See online at https://doi.org/10.2971/jeos.2010.10038s) - (2010): REM-Topografiemessungen an mikro- und nanostrukturierten Oberflächen, Shaker Verlag, Aachen 2010, Dissertation
Vynnyk, T.
- (2011): 3D-measurement using a scanning electron microscope with 4 Everhart-Thornley detectors , Proceedings of 2011 Defense, Security and Sensing Conference. Vol. 8036
Vynnyk, T.; Scheuer, R.; Reithmeier, E.
- (2012): Recent Advances in Manufacturing of Riblets on Compressor Blades and Their Aerodynamic Impact, Journal of Turbomachinery, Article Number: TURBO-12-1136
Lietmeyer, C.; Seume, J. R.; Scheuer, R.; Vynnyk, T.; Reithmeier, E., Krawczyk, T.; Denkena, B.; Wojakowski, B.; Kling, R.; Overmeyer, L.
(See online at https://doi.org/10.1115/1.4007590) - (2012): Recent Advances in Manufacturing of Riblets on Compressor Blades and their Aerodynamic Impact, Proceedings of the ASME Turbo Expo, 11-15 June 2012, Copenhagen, Denmark, GT2012-69067
Lietmeyer, C.; Seume, J. R.; Scheuer, R.; Vynnyk, T.; Reithmeier, E., Krawczyk, T.; Denkena, B.; Wojakowski, B.; Kling, R.; Overmeyer, L.
