A proposito di tomografia computerizzata, norme e sport automobilistici

L'Istituto per la metrologia della produzione, la tecnologia dei materiali, l'ottica e la fotonica PWO alla NTB di Buchs è considerato un centro svizzero di eccellenza per la tecnologia di misurazione e di prova di precisione orientata alle applicazioni e legata alla produzione di componenti e sistemi meccanici e ottici. Nei campi summenzionati, compresa l'area emergente della visione artificiale, l'istituto conduce ricerca applicata e sviluppo ed esegue servizi e lavori a contratto per terzi. Ogni due anni, la comunità nazionale di metrologia si riunisce a Buchs, nella Svizzera orientale. Quest'anno, la conferenza si è concentrata sulla metrologia dimensionale non distruttiva, cioè la tomografia computerizzata.

Il progresso tecnologico richiede nuovi standard
Prima, però, l'attenzione si è concentrata su standard e linee guida. Nella stessa occasione del 2013, è stata data una relazione sulle prossime modifiche alla ISO 21920-1 (Specifiche geometriche di prodotto) e i loro effetti sulla metrologia delle superfici. Il Prof. Dr.-Ing. Jörg Seewig dell'Università Tecnica di Kaiserslautern, che è membro della commissione delle norme ISO responsabile di questo emendamento, ha fornito una panoramica dettagliata dello stato dei lavori e ha sottolineato alcune delle innovazioni che la norma del profilo - che dovrebbe entrare in vigore nel 2020 - porterà con sé. Essenzialmente, ci saranno una serie di semplificazioni (ad esempio, la definizione di parametri come Rz sarà basata su picchi e valli del profilo, il che porterà a una dispersione statisticamente minore) e standardizzazioni (ci saranno impostazioni predefinite per molti parametri). In futuro, la calibrazione degli strumenti di misura sarà orientata alla pratica secondo la norma ISO 25178.

Il Dr.-Ing. habil Ulrich Neu schaefer-Rube del Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB di Braunschweig ha trattato la norma ISO 10360 (precisione delle macchine di misura a coordinate). Anche qui, gli adattamenti ai nuovi sviluppi sono da aspettarsi o sono già in corso. In particolare, le possibilità tecnologiche offerte dalla tomografia computerizzata per la metrologia saranno incorporate nella revisione (ISO 10260-11, in corso). Attualmente, le linee guida della VDI/VDE (Associazione degli ingegneri tedeschi) continuano a fornire informazioni per l'attuazione dello standard nella pratica.

Possibilità e limiti della tomografia computerizzata
La seconda sessione ha trattato specificamente la tomografia computerizzata come metodo per la misurazione dimensionale. In primo luogo, il Dr. Benja-min Bircher di Metas ha presentato la funzione di un tomografo computerizzato per applicazioni industriali. I vantaggi della tomografia computerizzata sono evidenti, soprattutto per la misurazione di geometrie interne e inaccessibili o per la misurazione di interi gruppi, come il movimento di un orologio. Tuttavia, la densità di alcuni materiali limita l'uso dei raggi X, e bisogna anche tenere conto dell'elevato volume di dati - a seconda della risoluzione. La misurazione classica delle coordinate è ancora più accurata, e mancano (ancora) degli standard per l'uso industriale della tomografia computerizzata. Tuttavia, l'interesse da parte dell'industria sta aumentando; la tendenza si sta spostando verso sistemi di misurazione in linea, per esempio, per essere in grado di effettuare misurazioni direttamente sui processi in corso.

Roger Eggenberger della società Units ha poi dimostrato i vantaggi concreti della tomografia computerizzata. Ha mostrato esempi di come i confronti target/reale possono essere effettuati su componenti in plastica grazie alla rappresentabilità 3D delle immagini CT. La valutazione delle deviazioni può poi essere utilizzata per una correzione dell'utensile, per esempio nello stampaggio a iniezione. Con il supporto del software, i dati di misurazione CT possono essere utilizzati anche per il reverse engineering; i dati CAD possono essere derivati direttamente da una rappresentazione 3D di un componente.

Rolf Kaufmann dell'EMPA ha parlato dei limiti della tomografia computerizzata. Tra le altre cose, ha menzionato i problemi che possono verificarsi in relazione alla radiazione diffusa (da circa 150 kV). Questi includono, per esempio, modelli di strisce inquietanti o restrizioni nel contrasto. Come possibile soluzione ha indicato la correzione computazionale dei dati, con la quale si può produrre un'immagine a raggi X ugualmente "ricalcolata". Gli esperimenti mostrano l'idoneità di questo metodo, ma anche la sua dipendenza dal materiale. Inoltre, a seconda del materiale, può verificarsi il cosiddetto "indurimento del fascio", causato dall'assorbimento dipendente dall'energia dei materiali. Anche questo problema deve essere corretto con il calcolo e in combinazione con l'energia scelta correttamente. Nel complesso, il fatto che la risoluzione, l'energia dei raggi X e la dimensione del campione siano correlati deve essere preso in considerazione, secondo la conclusione della presentazione.

Applicazioni di misurazione
nell'industria 4.0 - e nelle corse automobilistiche
Ancora una volta, la conferenza del Dipl.-Ing. François Torner del TU Kaiserslautern ha affrontato le possibilità concrete di applicazione della tomografia computerizzata. Ha classificato il metodo nella tecnologia classica di misurazione delle coordinate e ha dimostrato che la CT può essere utilizzata con successo per le misurazioni di microstrutture e rugosità. Tuttavia, l'oratore ha anche sottolineato che sono ancora necessari ulteriori esperimenti, soprattutto per le misure di rugosità, dato che tali misure con la TAC sono ancora difficili, in particolare per i componenti di grandi dimensioni.

Marco Boccadoro ha poi presentato le sfide metrologiche in relazione all'Industria 4.0 - ne abbiamo già parlato in dettaglio nel numero 9-2017. L'interazione ottimale della tecnologia di misurazione e dell'apprendimento automatico significa che in futuro, i processi di produzione possono funzionare con molto meno intervento umano, aumentando così l'affidabilità della produzione, è stata la conclusione della sua presentazione.

Infine, Hannes Gautschi, Direttore After Sales di Toyota AG, ha "portato" il pubblico nel mondo dell'automobile, in particolare nelle corse. Ha mostrato come i parametri essenziali possono essere registrati sul veicolo utilizzando una sofisticata tecnologia di misurazione (misurazione "a bordo"). Attraverso l'analisi dei dati, si determinano i valori ottimali, che possono poi essere responsabili del successo delle corse. Ha così dimostrato che i dispositivi di misurazione possono fare la differenza tra i centesimi di secondo.

Nella mostra di accompagnamento, gli specialisti della tecnologia di misurazione hanno presentato prodotti e soluzioni per una serie di argomenti discussi nelle conferenze.
menzionate aree di applicazione.