Qualität
(11/2013 – 12/2015)

Zur Gewährleistung der Vergleichbarkeit von Messungen mit Modellrotoren unterschiedlicher Hersteller müssen Qualitätsanforderungen für Modellrotoren überprüft und weiterentwickelt werden. Da sich die Qualitätsanforderungen auf den Preis des Modellrotors auswirken, muss ein Nachweis für die Notwendigkeit der Einhaltung der Anforderungen möglich sein. Dieser Nachweis wurde über die Bestimmung des Einflusses von Abweichungen in der Sollgeometrie auf die Kennwerte der Modellrotoren erarbeitet. Zur Gewährleistung der Qualitätssicherung erfolgte die Integration moderner Messverfahren in die Fertigung und Gütekontrolle von Modellrotoren. Dabei wurde insbesondere das Potenzial von 3D-Scannern im Fertigungsprozess und in der Qualitätskontrolle genutzt. Ausgehend von den Ergebnissen der Analyse der Fertigungstechnologie und der systematischen Untersuchungen wurde das Qualitätsmanagements für die Fertigung von Modellrotoren verbessert.

Zur Ermittlung und Klassifizierung von Fertigungsungenauigkeiten bei Modellrotoren erfolgte eine Aufmessung ausgewählter Modelle der letzten Jahre. Mit einem Soll-Ist-Vergleich wurde die derzeitige Fertigungsgenauigkeit dokumentiert. Modellrotoren mit Hauptparametern und Profilen der Flügel wurden entsprechend dem state-of-the-art entworfen und entsprechend der Anforderungen an den Fertigungsprozess auf Basis der derzeitigen Fertigungsgenauigkeit gefertigt. Nach jeder Bearbeitungsstufe wurden die Freifahrtkennwerte der Modellrotoren gemessen, um den Einfluss der Oberflächengüte der Flügel auf die Freifahrtkennwerte zu bestimmen. Parallel dazu wurden die Freifahrtkennwerte der Modellrotoren mit potenzialtheoretischen und viskosen Verfahren berechnet. Ausgehend von den Qualitätsanforderungen der SVA Potsdam (ITTC), der Analyse der derzeitigen Fertigungsgenauigkeit und der theoretisch begründeten Wichtung von Geometrieparameteranforderungen wurden diese Modellrotoren gezielt modifiziert. Der Einfluss der Modellrotorvarianten auf die Freifahrtkennwerte wurde numerisch berechnet und in Freifahrtversuchen bei verschiedenen Reynoldszahlen untersucht. Von Bedeutung war besonders der Einfluss der Geometrieabweichungen auf den Umschlag von laminarer zu turbulenter Strömung. In Auswertung dieser Ergebnisse wurden die derzeitigen Richtlinien für die Prüfung und Bewertung von Modellrotoren kritisch überprüft und präzisiert. Die überarbeiteten Richtlinien werden der ITTC übermittelt, um die Qualitätsanforderungen für die Modellfertigung präzisieren zu können. Schwerpunkte der weiterentwickelten Fertigungstechnologie der Modellrotoren sind Festlegungen zur Frässtrategie, zu den Aufmaßen auf den Flügeln zur Realisierung der Handarbeit, zur Bearbeitung der Ein- und Austrittskanten sowie der Flügelspitze und der notwendigen Oberflächengüte.