Tomografia Industriale Computerizzata

1. Controllo volumetrico di grandi componenti

Grazie alla cabina ampia e alla sorgente ad alta potenza possiamo analizzare pezzi di grandi dimensioni e con spessori elevati, mantenendo una buona qualità del dato radiografico.

• Scansioni di fusioni e pressofusioni di grandi dimensioni
• Controllo di carter, alloggiamenti, strutture meccaniche e parti automotive
• Verifica di assemblaggi complessi (alloggiamenti, giunti, sedi interne)
• Ricerca di corpi estranei in componenti voluminosi
• Analisi di canali interni e cavità profonde
• Ispezione di parti danneggiate in servizio per valutare cricche, deformazioni, cedimenti

2. Analisi ad alta risoluzione e microtomografia (GE V|tome|x M – microfocus e nanofocus)

La piattaforma GE permette di spingersi su scala micrometrica e sub-micrometrica, grazie alla doppia sorgente e agli ingrandimenti fino a 100× (microfocus) e 200× (nanofocus). Il nanofocus permette di lavorare con geometrie molto spinte, limitando la perdita di definizione e rendendo distinguibili dettagli che con una sorgente convenzionale potrebbero risultare sovrapposti.

Prove disponibili:

• Microtomografia di componenti di piccole dimensioni
• Analisi di microingegneria e microcomponenti
• Controllo di dispositivi elettronici, microcanali, fibre, rivestimenti
• Identificazione di microporosità e difetti sub-millimetrici
• Caratterizzazione di strutture interne nei materiali compositi
• Analisi di componenti prodotti tramite additive manufacturing (microstrutture, canali complessi)

3. Analisi dei difetti e failure analysis

Tutte le attrezzature tomografiche supportano la diagnostica dei difetti, con una caratterizzazione fine, in caso di necessità, anche col supporto del SEM-EDS.

• Identificazione e quantificazione di porosità, cavità da ritiro, inclusioni, cricche
• Valutazione della forma, volume, distribuzione e posizione dei difetti
• Localizzazione tridimensionale della zona critica prima di sezionamenti distruttivi
• Studio delle cause di rottura e dei fenomeni di degrado

4. Metrologia 3D e confronto CAD

Il reparto può eseguire verifiche dimensionali interne ed esterne, incluse geometrie non raggiungibili con strumenti tradizionali.

• Misure dimensionali interne ed esterne
• Determinazione precisa delle superfici anche su piccoli componenti
• Confronto CAD con mappa cromatica degli scostamenti
• Verifica di spessori, cavità, sottosquadri, canali e geometrie complesse
• Analisi di deformazioni e ritiri di processo

«L’accuratezza di una misura tomografica non coincide automaticamente con la dimensione del voxel. Dipende dalla calibrazione geometrica, dalla qualità delle proiezioni, dalla determinazione della superficie e dalla strategia di misura.»

5. Controlli non distruttivi avanzati

• Ispezione completa del volume senza sezionare il componente
• Generazione di sezioni tomografiche in qualsiasi orientamento
• Ricostruzioni 3D e modelli digitali del componente
• Documentazione tecnica per qualità, progettazione e R&D

Modulo Ricostruzione Tomografica del volume 3D (CT Reconstruction)

Il cuore del sistema tomografico è costituito dall’algoritmo di ricostruzione. Questo particolare modulo utilizza l’informazione contenuta nelle proiezioni digitali 2D per calcolare la distribuzione dei coefficienti di densità dell’oggetto scansionato. Questa operazione ha un’elevata complessità computazionale e richiede un computer dalle elevate prestazioni. Le caratteristiche del computer determinano il tempo impiegato per terminare il calcolo. L’output opportunamente condizionato viene visualizzato dal software di analisi e visualizzazione.

Grazie al software di Tomografia Computerizzata è possibile calcolare in maniera micrometrica il volume 3D partendo dalle immagini acquisite dall’impianto a raggi X.

Modulo Analisi porosità/inclusioni

Grazie al modulo Analisi porosità/inclusioni è possibile andare ad individuare la presenza di cavità o inclusioni di materiale estraneo all’interno del volume 3D del campione analizzato. Mediante l’utilizzo di alcuni speciali algoritmi e tramite la differenza in termini di valore di grigio il software riesce ad identificare le difettosità interne, anche su campioni di dimensioni e forme molto complesse.

Il risultato fornito è una mappatura di tutte le porosità o inclusioni trovate all’interno del volume, classificate in funzione delle loro dimensioni. È possibile selezionarle singolarmente in modo da metterle in evidenza anche attraverso le 3 viste del volume.

Oltre all’analisi standard delle porosità/inclusioni è possibile eseguire la ricerca delle difettosità secondo i parametri indicati dalle normative VDG P201 e BDG P202 e P203, standard utilizzati principalmente nel settore Automotive.

Modulo Analisi Spessori di pareti (Wall Thickness Analysis)

L’obiettivo di questo modulo è quello di poter determinare lo spessore delle pareti del campione sottoposto al controllo mediante tomografia computerizzata.

Questa tipologia di analisi è molto utile quando, ad esempio, sul campione vengono eseguite delle lavorazioni meccaniche tipo asportazione di materiale. Per verificare lo spessore ottenuto dopo la lavorazione senza dover distruggere il campione è possibile ricorrere alla tomografia computerizzata. Un altro vantaggio è quello di poter analizzare tutti gli spessori di parete del campione, anche quelli che non sarebbero raggiungibili con un sistema di misurazione tradizionale, ad esempio con tastatore.

Il modulo è completamente automatico, estremamente veloce ed è possibile scegliere tra due metodologie di calcolo dello spessore in funzione dell’oggetto da analizzare (campioni con geometrie semplici oppure molto complesse).

Modulo Analisi dimensionale mediante misure delle coordinate geometriche

Ogni oggetto che viene realizzato parte da un’idea che viene visualizzata attraverso un disegno. Su questo disegno vengono definite tutte le misure dell’oggetto e le relative tolleranze, in modo che chi produce questo particolare sappia di che dimensioni deve essere.

A questo punto però bisogna verificare che le misure sul campione realizzato siano conformi rispetto a quelle indicate a disegno.

I metodi tradizionali per verificare le dimensioni con macchine di misura tridimensionale o a laser sono molto precisi ed efficaci, ma quando si tratta di geometrie del campione molto complesse, non sempre riescono a svolgere il compito in maniera soddisfacente.

Grazie alla tomografia computerizzata è possibile eseguire la scansione del componente ed andare ad effettuare qualsiasi misura sia richiesta, anche nelle zone meno accessibili. Infatti, utilizzando le 3 sezioni di visualizzazione del campione sul software di analisi, è possibile raggiungere zone del campione che non sono visibili oppure non accessibili.

Utilizzando molti elementi geometrici a disposizione nel software di analisi si possono effettuare una grande vastità di misurazioni, includendo anche le tolleranze e rendendo visibile in maniera immediata (attraverso segnali rossi/verdi di KO/OK) le tolleranze che sono rispettate e quelle invece non conformi rispetto alle indicazioni a disegno.

Modulo Confronto Reale/Nominale

Con l’avanzare dello sviluppo tecnologico i disegni tecnici sono stati sostituiti da soluzioni digitali e volumi tridimensionali creati attraverso software appositi.

Tramite la tomografia computerizzata è possibile ricostruire il volume tridimensionale di un oggetto partendo da una serie di radiografie effettuate sull’intero asse di rotazione. Come visto in precedenza è possibile, sul volume ricostruito dell’oggetto, andare ad eseguire l’analisi dimensionale attraverso la misurazione e verifica delle quote indicate sul disegno tecnico.

C’è però un’alternativa molto più semplice e veloce. La comparazione tra Reale e Nominale.

È necessario solamente possedere la matematica CAD dell’oggetto (normalmente un file .stp ma si possono caricare altri formati) ed inserirla nel progetto di analisi.

A questo punto il software di tomografia computerizzata, metterà a confronto il volume dell’oggetto analizzato in tomografia (Reale) con la matematica CAD (Nominale). Il risultato sarà la sovrapposizione dei due oggetti e l’individuazione, attraverso una scala di colori personalizzabile, delle zone con geometria e misure differenti dal Nominale. È possibile andare ad analizzare puntualmente queste differenze, ad esempio per controllare zone specifiche del campione.

Settore elettronico

Un’importante settore di applicazione della Tomografia Computerizzata è quello elettronico. Infatti con il crescente sviluppo di componenti elettronici nella vita di tutti i giorni viene richiesta anche grande affidabilità e di conseguenza qualità di questi prodotti.

La Tomografia Computerizzata è un validissimo strumento per l’analisi di prodotti come le schede elettroniche ed i relativi componenti assemblati e/o saldati.

Con l’utilizzo della sorgente a raggi X con microfuoco è possibile andare ad analizzare campioni di piccolissime dimensioni, come ad esempio i componenti BGA saldati sulla scheda.

Quando questo componente non funziona, il problema potrebbe essere la non corretta saldatura di quest’ultimo sulla scheda.

Per verificare questa problematica viene eseguita una scansione tomografica del componente BGA e sul volume ricostruito è possibile analizzare tutte le sfere di saldatura per trovare quelle che presentano vuoti d’aria all’interno e che, di conseguenza, compromettono la funzionalità del componente intero.

Settore agroalimentare

Nel settore alimentare e delle bevande grande importanza dovrebbe essere data al controllo in fase di imbottigliamento e inscatolamento (il cosiddetto “packaging”), e così è, salvo poi avere dei richiami dovuti a incidenti di percorso imprevisti.

Se non si vogliono mettere a repentaglio la salute dei consumatori e la sicurezza degli alimenti, è necessario pensare a controlli non distruttivi eseguiti automaticamente da strumenti a raggi X di ultima generazione come la tomografia computerizzata.

Le applicazioni nell’agroalimentare sono molteplici, come ad esempio:

Settore metallurgico e meccanico

I settori metallurgico e meccanico sono quelli in cui la Tomografia Computerizzata trova le più grandi applicazioni pratiche.

Le analisi eseguibili tramite la scansione tomografica del campione vanno dalle generiche analisi di porosità/inclusioni, analisi dimensionale e confronto reale/nominale fino ad arrivare alla più complessa Failure Analysis, che in MotivexLab trova il supporto di tutti gli strumenti e le competenze dei tecnici che possono eseguire analisi SEM-EDS, analisi chimiche, prove distruttive, CND, metallografia con microscopio 3D.

Quando bisogna analizzare un campione che si è rotto, è importante definire con precisione le analisi da eseguire e dove andare ad effettuarle. Un errore in questa fase e si rischia di compromettere il campione e, di conseguenza, l’obiettivo di capire il motivo della rottura.

Con la Tomografia Computerizzata si può osservare all’interno del campione per osservare l’andamento e la disposizione della rottura e da questo punto definire tutte le altre analisi da effettuare.

Il vantaggio di avere una cabina tomografica capace di sopportare fino a 500 kg e con un ingombro massimo di 700×1200 mm permette di inserire all’interno campioni di notevoli dimensioni.

È questo il caso, ad esempio, di quando vengono analizzate le fusioni di alluminio per il settore delle macchine movimento terra.
Nonostante le dimensioni notevoli di questi campioni, è possibile andare ad analizzarli
internamente per cercare le difettologie tipiche come porosità, inclusioni e ritiri.

Settore moda

La Tomografia Computerizzata è uno strumento molto efficace anche nel settore della moda.

Con la possibilità di penetrare all’interno di un oggetto grazie all’utilizzo dei raggi X, si possono verificare alcune caratteristiche interne molto importanti.

Un esempio chiaro è quello delle calzature di alta qualità sia per uomo che per donna. Una scarpa di qualità si distingue sia per quel che riguarda il tipo di materiali utilizzati ma anche per come vengono realizzate le calzature.

Con la Tomografia Computerizzata è possibile andare a vedere, ad esempio, se ci sono dei vuoti tra il tacco e la suola, se la tomaia è effettivamente cucita con la suola oppure solo incollata.

Grazie a questo tipo di analisi, senza dover distruggere il campione, è possibile definire la qualità della calzatura. Se vengono riscontrate delle anomalie significa con molto probabilità che il prodotto non è di alta qualità.

Settore artistico

Nel settore artistico è fondamentale ottenere le informazioni sull’opera che si sta analizzando non compromettendo il campione stesso.

Definire se un manufatto antico è originale, una copia, come è stato fatto e se ci sono stati interventi di restauro precedenti è alla base del lavoro dei conservatori e restauratori.

Queste e molte altre informazioni possono essere ricavate eseguendo la Tomografia Computerizzata.

Grazie all’utilizzo dei raggi X e alla successiva elaborazione dell’immagine tridimensionale (Computed Tomography) è possibile osservare lo stato di conservazione delle opere, i maneggiamenti che si sono susseguiti nei secoli, le ispirazioni e i pentimenti degli artisti.

Oltre a questo la TAC è un alleato formidabile per ottenere la mappa tridimensionale dell’opera, decretarne autenticità, stato di conservazione, necessità di intervento.