Le nuove tecnologie guidano lo sviluppo

Una di queste tecnologie relativamente nuove è la tecnologia terahertz (THz). Questa tecnologia si è affermata da molto tempo, per esempio nello screening delle persone negli aeroporti. I sistemi Terahertz sono usati lì per cercare armi o esplosivi nascosti. Anche nell'industria, questa tecnologia è sempre più utilizzata come alternativa agli ultrasuoni o alla termografia. Le onde terahertz - la loro lunghezza d'onda di 0,1 THz (100 GHz) a 10 THz si trova tra quella delle microonde e della radiazione infrarossa - possono penetrare schiume, plastica, ma anche ceramica e altri materiali non conduttivi. Sono quindi adatti per studiare le superfici e le interfacce. Ignorano le cavità e permettono di misurare in tempo reale lo spessore degli strati fino a 500 mm. Rispetto alla tecnologia dei raggi X, le onde terahertz hanno il vantaggio di non danneggiare il materiale biologico. La tecnologia THz non è adatta a tutti i materiali conduttori, cioè ai metalli. Anche le strutture di dimensioni inferiori a 0,1 mm pongono dei limiti a questa tecnologia. E l'acqua è anche impenetrabile per le onde terahertz. Le onde terahertz sono generate dal laser o in modo completamente elettronico.

Rendere visibili i difetti di qualità con le onde terahertz

Alla decima mostra speciale sulla tecnologia di misurazione senza contatto durante Control 2014, organizzata dalla Fraunhofer Vision Alliance, Recendt GmbH di Linz (Austria) ha presentato un sistema di misurazione con accoppiamento di fibre. Può essere utilizzato per eseguire sia la spettroscopia che le misurazioni dello spessore totale del rivestimento. Poiché la testa di misurazione e il sistema di misurazione possono essere separati spazialmente da diversi metri, questo apre nuove possibilità in termini di agilità. Anche la Becker Photonik GmbH di Porta Westfalica (Germania) gioca la carta della mobilità. Con il sistema SynViewCompact, l'azienda ha presentato uno scanner mobile 3-D terahertz alla mostra speciale. Le onde sono generate completamente elettronicamente e non con il metodo comparativamente complesso che utilizza il laser. Il dispositivo può essere utilizzato per test non distruttivi su plastica e ceramica, con una profondità di penetrazione fino a 100 mm, a seconda della frequenza e del materiale. Esempi concreti di applicazioni includono l'esame di saldature o legami plastici.

Test di componenti critici per i guasti

I difetti nei componenti possono avere conseguenze fatali. Si verificano continuamente incidenti le cui cause sono da ricercare nel materiale difettoso. La fatica del materiale può anche avere conseguenze serie, a volte catastrofiche. Un esempio è l'incidente ferroviario di Eschede, in Germania, il 3 giugno 1998, quando un treno ICE deragliò a 200 km/h a causa della rottura di una ruota, uccidendo 101 passeggeri. Il test dei cosiddetti componenti critici per i guasti aiuta a evitare tali catastrofi. Il metodo della prova di risonanza, per esempio, è usato qui. Qui, il suono trasportato dalla struttura, cioè il suono che si propaga in un corpo solido, viene registrato e vengono analizzate le risonanze di vibrazione. I risultati misurati possono poi essere confrontati con i valori di riferimento. Tali test vengono effettuati anche durante il processo di produzione. Tuttavia, le variazioni di processo possono ora portare a uno spostamento dei modelli di risonanza. Pertanto, queste variazioni devono essere compensate in modo che si possa fare una distinzione affidabile tra pseudo difetti e difetti reali. Questo è esattamente ciò che fa il Quasar PCRT (Process Compensated Resonance Testing) di Quasar Europe. Questo dispositivo combina la spettroscopia ad ultrasuoni di risonanza (permette di fare affermazioni sull'elasticità di un corpo) con il brevetto Vibration Pattern Recognition VIPR (permette di fare affermazioni sui difetti che portano a menomazioni funzionali). Secondo il produttore, un elemento centrale è il modulo di selezione. Questo contiene una definizione dei modelli di risonanza degli oggetti di prova IO. I modelli misurati vengono confrontati con questi, in modo che la selezione in parti IO e NIO possa avvenire per le fasi di produzione successive.

Necessità di ottimizzazione presso i fornitori automobilistici?

C'è una crescente richiesta di questo metodo di prova da parte dell'industria automobilistica. "I più importanti fornitori Tier 1 o di componenti dell'industria automobilistica sono utenti di Quasar", riferisce l'Ing. Thomas Köhler, amministratore delegato di Hesselmann & Köhler Prozessautomation GmbH di Limburg, che distribuisce Quasar PCRT. Una ragione è la standardizzazione secondo ASTM E2534-10. Un'altra ragione, probabilmente più importante, si trova nelle recenti ondate di richiami che hanno scosso l'industria automobilistica. Secondo Hesselmann & Köhler, questo aumenta la pressione a dotare i banchi di prova interni di processi tecnologicamente più sofisticati. Anche i risultati degli studi del Center of Automotive Management (CAM) confermano questa tendenza. In molti processi di assicurazione della qualità dei fornitori automobilistici, c'è bisogno di un'azione di ottimizzazione.

Misurazione senza contatto dello spessore degli strati

Molti prodotti oggi sono bagnati o verniciati a polvere. Uno spessore di rivestimento omogeneo e uniforme è una caratteristica di qualità. La Winterthur Instruments AG ha sviluppato il CoatMaster per la misurazione senza contatto dello spessore dei rivestimenti. Questo dispositivo misura lo spessore dei rivestimenti umidi, appiccicosi, in polvere e solidi con uno spessore da 1 μm a 1 mm senza contatto e in modo non distruttivo subito dopo l'applicazione. Indipendentemente dal colore del rivestimento o dalla forma e dal materiale del substrato, il dispositivo fornisce risultati di test accurati. Funziona secondo il principio del test del rivestimento termico. Nel test termico del rivestimento, il rivestimento da testare viene riscaldato brevemente per esposizione alla luce, mentre i sensori a infrarossi registrano la curva risultante della temperatura superficiale. La temperatura decade con una dinamica caratteristica che dipende dalle proprietà termiche del rivestimento. Così, i parametri del rivestimento come lo spessore del rivestimento, ma anche la porosità, la resistenza termica del foglio, la conducibilità termica e la diffusività termica possono essere determinati rapidamente e in modo riproducibile. La nuova versione dello strumento visualizza il campo di misura per mezzo della tecnologia LED e ora offre anche la marcatura a punto singolo con un diametro compreso tra 1 e 50 mm. Gli spessori degli strati possono essere determinati da una distanza di 5 a 25 cm. Il dispositivo può anche essere usato in linea per il controllo completamente automatico dei sistemi di rivestimento. L'azienda J. Wagner GmbH di Markdorf sul lago di Costanza, per esempio, ha integrato il CoatMaster in un sistema di verniciatura a polvere e misura lo spessore dello strato in linea direttamente dopo l'applicazione della vernice.

Informazione e formazione

Gli esempi di cui sopra sono solo una piccola selezione delle molte applicazioni dei test non distruttivi con l'elaborazione delle immagini. Le tecnologie sono in costante sviluppo e aprono nuovi campi di applicazione. Questo è stato dimostrato a Control 2014, e uno spettacolo speciale sulla "Tecnologia di misurazione senza contatto" è di nuovo previsto per Control 2015 sotto la guida della Fraunhofer Vision Alliance. Non è sempre facile per i nuovi potenziali utenti decidere se una delle nuove tecnologie è adatta alla loro applicazione. Inoltre, la maggior parte dei sistemi di elaborazione delle immagini non sono prodotti "off the shelf", ma piuttosto dispositivi sviluppati appositamente per l'applicazione. Vale quindi la pena di tenersi aggiornati con le innovazioni presentate dai fornitori.