お客様の挑戦
Rolls-Royce の機械試験オペレーションズセンター（MTOC）は、Rolls-Royce グループの革新的な試験施設であり、開発、製造、運用中のガスタービンコンポーネントの機械的および構造的評価を専門に行っています。Rolls-Royce がこの新しいテスト施設に投資した理由は 2 つあります。製品イノベーションとアフターマーケットサポートの喫緊のニーズに応えるため、また単一の施設と組織の中で強固な機械、材料、振動試験の能力を結集するため。
2010 年にオープンした MTOC では、ファンブレードオフ試験、バードストライク、スピン、疲労、振動、そしてもちろん材料試験など、さまざまな試験を行うことができます。ベルリン近郊のダーレヴィッツに位置するこの 75,000 平方フィートの施設では 70 名の従業員が働いており、Rolls-Royce のビジネスパートナーやサプライヤーにも近い場所にあります。
熱機械疲労（TMF）は、MTOC で行われる最も重要な試験の一つですが、これはガスタービンエンジン内の特定の部品の動作環境を、簡略化されてはいるものの、正確に表しているためです。MTOC で TMF 試験を行うことで、Rolls-Royce はプロセスを厳密に管理し、新しい合金を試験し、試験中に発生した異常な材料の挙動を観察することができます。これにより、エンジンに使用されている素材をより深く理解することができます。ただし、TMF の課題は「複雑さ」です。
「当社の試験は複雑で、温度から負荷までのフェーズを組み合わせる必要があり、一般的には標準的な TMF テストには関連しません」と語るのは MTOC の試験エンジニアであり、TMF のテストスペシャリストある Stephen Brooke 博士です。「MTOC の TMF 試験には、ひずみ制御および荷重制御の種類があります。これらは同じような複雑さを持つ別々の手順です。MTOC での私の役割は、これらのテストタイプが正確で、信頼性が高く、効率的で、さらに開発されるようにすることです。」
MTS のソリューション
TMF 試験の複雑さを克服するために、MTOC は MTS の機械試験ソリューションを採用しています。Brookes 博士が指摘したように、MTOC の TMF 試験機能には 2 つの形態があります。すなわち、2 台の MTS 試験装置が割り当てられるひずみ制御型 TMF と、最大 6 台の MTS 試験装置が割り当てられる応力制御型TMFです。具体的には、MTOC では MTS Landmark™ 油圧サーボ試験システムを使用して、材料研究所で応力制御による TMF 試験を行っています。
MTS Landmark システムは、完全に統合された制御をするためのものです。このソリューション一式には、Model 370 負荷フレームおよび MTS FlexTest®デジタル制御装置が含まれており、動力は MTS SilentFlo™油圧パワーユニットによって供給されます。また、このソリューションには、誘導加熱/冷却装置と、TMF 試験用に設計されたグリップや伸縮計を組み合わせた、専用の TMF サブシステムも含まれます。負荷フレーム、冷暖房システムは、すべて最先端の MTS TestSuite ソフトウェアで制御されています。
さらに、MTS TestSuite ソフトウェアには専用の TMF モジュールがあり、徹底した精密な TMF 試験の実施に必要な試験、解析、レポートのテンプ レートや計算がすべて含まれています。あらかじめ定義された試験テンプレートは、そのまま実行することもできますし、ASTM や ISO の規格案に記載されているほとんどの単軸または多軸の TMF 試験に適合するように変更することもできます。
お客様のメリット
「MTS システムは非常優れた設計がなされています」と Brookes 博士は語ります。「負荷フレーム、加熱炉、冷却装置がすべて統合され、TestSuite ソフトウェアによって制御されており、すべて最適なテストのために考慮されています。これにより、正確で効率的なテストが可能となり、信頼性の高い再現性を得ることができます。」
Brookes 博士によると、MTS TestSuite ソフトウェアは非常に汎用性が高いことが証明されています。
「ニーズに合わせてテスト手順を簡単に作成・編集することができます。この機能は、負荷フレーム、炉、冷却システムを同期させる上で非常に重要であることが証明されており、同期が問題とならない複雑な応力制御の TMF 手順を書くことができるようになりました。」
また、MTOC が特定の目的を達成するためには、MTS のスタッフの専門性が重要な役割を果たしました。
「MTS のソフトウェア開発者に声をかけて、ひずみ制御の TMF テンプレート手順を開発してもらうことができ、非常に満足しています」とBrookes 博士は述べています。「この方法は最も効率的な方法であり、当社の施設は MTS からかなり離れているにもかかわらず、我々が要求してから手順が完成するまでの所要時間は非常に迅速でした。」
Brookes 博士は、TMF 試験の将来性と MTOC における MTS 試験システムの役割について前向きに考えています。
「MTOC での TMF テストの将来は、より複雑なテストや技術のさらなる開発に向けて広がっていくでしょう」とBrookes 博士は語っています。「クラック伝播 TMF のように、タイプが異なる試験を TMF 試験に組み合わせることは、試験の複雑さを増す一例です。開発側には、慣例の改善、新しい試験モニタリング技術、新しい規格などの余地が常にあります。今の MTS システムがあれば、これらの未来のビジョンが現実にならない理由はないと思います。」
