Se anche tu ti occupi di controllo qualità, sicuramente ti sarà capitato di interessarti, almeno una volta, al grande mondo che è quello del controllo mediante Tomografia Industriale Computerizzata.

Se non sei un addetto ai lavori, probabilmente sarà capitato anche a te di perderti nel Labirinto di definizioni dedicate a questo tipo di Controllo non Distruttivo.

Ecco, oggi me ne sono fatta spiegare qualcuno dall’Operatore di Tomografia di MotivexLab, ed oggi sono qui per parlarti dei Fuochi.

Nello specifico, vorrei illustrarti le differenze tra fuoco, mini fuoco e micro fuoco di un impianto di Tomografia Industriale, e lo farò usando un linguaggio semplice, perché nemmeno io sono un Tecnico di Laboratorio, e voglio esprimermi nella maniera più chiara e comprensibile possibile.

Il mio obbiettivo è aiutare le persone che di mestiere si occupano di progettazione, produzione e controllo qualità componentistica automotive, industriale, biomedicale, ad ottenere report delle prove di Laboratorio, Controlli non Distruttivi e Tomografia Industriale sulla propria scrivania in 24 ore e senza errori

Queste persone, in genere, non sono esperti Tecnici di Laboratorio e Tecnici Radiologi, ma sono persone che, come te, devono dare risposte certe in tempi brevi sullo stato dei loro prodotti e devono capire velocemente chi li può aiutare.

Comunque, torniamo al discorso di partenza.
Prima di poterti raccontare dei fuochi, ad ogni modo, devo prima farti una piccola introduzione sul mondo delle Tomografia.

La Tomografia Industriale Computerizzata (iCT) può essere utilizzata per diversi scopi.
Di seguito, ne trovi alcuni:

  • Analisi difetti interni ed esterni senza distruggere o manomettere gli oggetti
  • Misurazioni di geometrie complesse, anche dove gli altri strumenti non arrivano
  • Analisi di difettosità del materiale come porosità, inclusioni, fori, cricche
  • Indagini per scoprire se ci sono parti mancanti, danneggiate o montate male
  • Reverse Engineering, l’azione di partire da un oggetto per ricavarne il modello geometrico
  • Analisi degli spessori e verifica presenza di variazioni di cartelle
  • Confronto tra oggetto reale e suo modello nominale
  • Comparazione tra progetto CAD e prototipo
  • Failure Analysis con il vantaggio del laboratorio prove che fa anche altri tipi di indagine
  • Analisi campioni in manifattura tradizionale, stampa 3D e additive manufacturing

 

Il bunker rosso, ossia l’interno della camera Tomografica di MotivexLab

Se in questo elenco hai trovato qualcosa che potrebbe interessarti, continua a leggere.
Ora entriamo nel vivo del discorso.

Cos’è il fuoco in un impianto di Tomografia Industriale?

Il fuoco è il punto da cui vengono emessi i Raggi X che irradiano il campione soggetto a controllo e quindi creano l’immagine.
Tutta la potenza dell’impianto, del sistema radiogeno, si concentra quindi in questo unico punto da cui escono le radiazioni.
Visto che tutta questa potenza si concentra in un unico punto, la grande difficoltà sta nel riuscire a raffreddare quest’ultimo sufficientemente.

Il fuoco, che può avere dimensioni variabili da circa 2 mm quadrati fino a pochi micron, sviluppa una potenza in Watt molto elevata.
Ad esempio, possiamo avere fuochi da 50 Watt, 100 Watt, 700 Watt e 1800 Watt (che è la potenza che può avere un phon per capelli).
Immagina quindi di concentrare 700 Watt su una superficie di un mm quadrato: c’è molto calore concentrato in un piccolissimo punto.
Se il calore fosse distribuito su di una superficie più grande, sarebbe più facile raffreddarla, ma quando il punto è così piccolo, quest’azione diventa molto difficile.
Ci troviamo quindi di fronte ad un limite fisico, tra quanto è piccolo il fuoco e quanta potenza esso riesca ad erogare.

Ma perché è importante avere tanta potenza?

La potenza del fuoco influisce notevolmente sulla qualità dell’immagine.
Tanta potenza vuol dire avere una immagine meno rumorosa, più buona, più definita.

Ecco quindi dove si crea il problema: occorre avere tanta potenza, ma anche un fuoco il più piccolo possibile.
Perché tu vuoi un fuoco piccolo (ecco il motivo per cui si parla anche di micro fuoco e di mini fuoco).

Quando il fuoco ha una dimensione troppo elevata, l’immagine che ne deriva risulta sfocata, e questa sfocatura è tanto più grande tanto più l’oggetto viene posto vicino alla sorgente, al fuoco.
E allora mettiamo il campione più lontano dalla fonte e problema risolto!
Purtroppo, no: è molto utile avere il soggetto dell’analisi vicino al fuoco, in quanto così apparirà più grande nell’immagine e di conseguenza sarà possibile vederlo più nel dettaglio.
Se voglio vedere dettagli molto piccoli, quindi, la tendenza sarà quella di mettere l’oggetto vicino al fuoco e vederlo più grande, ingrandirlo.
Facendo così, tuttavia, più il fuoco è grande, e più avvicinandomi al fuoco avrò una sfumatura geometrica che renderà la mia immagine poco nitida.
Ecco perché per stare molto vicini al fuoco, serve un fuoco molto piccolo.

 

Ma cos’è la sfumatura geometrica?

Per rispondere a questa domanda, mi permetto di citare Arturo Gilardoni:

“La sfumatura geometrica è data dalla relazione larghezza del fuoco per distanza oggetto – pellicola (oggi pannello) diviso distanza oggetto – fuoco.
Se la sorgente (S) è estesa, l’immagine risulta tanto più sfumata ai bordi quanto più grande è la sorgente (macchia focale o fuoco) e quanto più l’oggetto è vicino alla sorgente e lontano dal piano che raccoglie l’immagine.”

La formula della “Sfumatura geometrica” da Gilardoni A, Defectologia o Controlli non distruttivi, 1971, p.21

Di conseguenza, sempre citando Gilardoni:

“La macchia focale (o fuoco del tubo) è uno dei fattori determinanti della qualità dell’immagine radiografica e radioscopica. Più piccolo è il fuoco, minore è la sfumatura geometrica o penombra e migliore è la nitidezza o qualità dell’immagine. Le dimensioni della macchia focale dipendono dal carico, cioè dai Watt applicati al tubo (Potenza Elettrica PE).”

La formula della “Macchia Focale” da Gilardoni A,, Defectologia o Controlli non distruttivi, 1971

Quali sono i tre elementi principali di un impianto di tomografia?

  • fuoco da cui vengono emessi i raggi X,
  • oggetto nel mezzo che verrà attraversato dai raggi X,
  • pannello su cui si rifletterà l’immagine dell’oggetto.

Facciamo un semplice esperimento, e ricreiamo il fuoco di una cabina tomografica: al posto del fuoco prendiamo un cellulare (e la luce che produce come sappiamo), come oggetto usiamo una spilla, mentre per simulare il pannello è sufficiente un foglio di carta bianco.
Se noi accendiamo la luce del cellulare e mettiamo la spilla a metà tra la fiamma e il foglio di carta su cui vogliamo riflettere l’immagine, avremo un certo ingrandimento.
Più avvicino l’oggetto al fuoco, più l’immagine diventa grande e sfocata.
Più mi avvicino al pannello più l’ingrandimento diminuisce, ma l’immagine diventa nitida.

L’immagine riprende l’esempio citato mediante un simpatico portachiavi, uno sfondo e una luce (cellulare). Evidenzia il il rapporto tra fuoco, potenza e distanza. Nell’ultima immagine in basso a destra, l’oggetto (portachiavi) inserito nella camera tomografica di MotivexLab

Caratteristiche: fuoco, mini fuoco e micro fuoco.

Il mini fuoco più comune ha una dimensione di 1 mm quadrato: di conseguenza, si inizia ad avere una sfumatura fastidiosa ad un ingrandimento o due, con pannelli da 100 micron o da 200 micron.
Infatti le cabine normali hanno il piatto in mezzo. Hai la sorgente a raggi X da una parte, il pannello dall’altra e il piatto è più o meno in mezzo. Può muoversi ma neanche tanto.

Supponiamo di voler effettuare un’indagine tomografica su di un microchip o di un componente elettronico.
Parliamo, ad ogni modo, di un componente molto piccolo, circa 1 cm per 1 cm, o anche meno.
Posizionato in mezzo in una cabina, la mia immagine sarà grande 2 cm, su un pannello da 16 pollici come quello di MotivexLab (o da 8 pollici che è il più comune), che tradotti, sono circa 20 cm.
Pensaci: un oggetto da 2 cm vuol dire un decimo del pannello. Otterremo quindi un’immagine totalmente bianca, fatta eccezione per un piccolo pezzettino: non si vede nulla!
Per avere un’immagine più grande, occorrerebbe avvicinarsi al fuoco, ma ciò vorrebbe dire sfocare l’immagine finale.

Più il fuoco è piccolo, più ho ingrandimenti maggiori, senza che l’immagine venga sfocata.

Ecco perché, quindi, nasce la necessità del micro fuoco.
Un tubo al micro fuoco può avere fuochi di pochi micron, o comunque di poche decine, permettendoti di avere ingrandimenti maggiori.
Avremo la possibilità di avvicinarci maggiormente al fuoco, ottenendo anche ingrandimento 10x, senza venir disturbati dalla comparsa della sfumatura geometrica.
L’oggetto dell’esempio di prima, che con il mini fuoco generava un’immagine di 2 cm, diventa ora di almeno 20 cm, coprendo bene il pannello e rimanendo ben definito.

La pecca? Ciò va a discapito della potenza: è impossibile raffreddare 20 micron se gli metti sopra 700 Watt; si arriverebbe a fondere il metallo.

Pur provando a raffreddarlo, il metallo si surriscalderebbe troppo: ecco perché i micro fuochi hanno potenze che raramente superano il centinaio di Watt.
Di conseguenza, i micro fuochi hanno normalmente potenze molto inferiori ai mini fuochi, o addirittura ai fuochi grandi e servono per vedere oggetti molto piccoli che hanno bisogno di un ingrandimento molto grande.

Quindi cos’è meglio? Fuoco piccolo o fuoco grande?

Più è piccolo il fuoco, più puoi aumentare l’ingrandimento senza sfocare, più è grande il fuoco meno puoi ingrandire l’oggetto senza sfocarlo.
Al contrario, più è grande il fuoco più avrai potenza, e di conseguenza potrai effettuare controlli su oggetti grossi e con spessore elevato.
Insomma, non esiste un fuoco migliore di un altro. Dipende dal tipo di applicazione e dal campione che deve essere sottoposto ad analisi.
Come risolvere il problema? Ci ha pensato MotivexLab, Automotive Test Express, dotandosi di diversi fuochi.

Di seguito, trovi l’elenco dei fuochi dell’impianto tomografico di MotivexLab:

  • Fuoco Normale: 1 mm con potenza 1500 Watt
  • Mini Fuoco: 0,4 mm con potenza 700 Watt
  • Micro Fuoco: 50 micron con potenza 75 Watt
  • Micro Fuoco: 20 micron con potenza 30 Watt
  • Micro Fuoco: 7 micron con potenza 10 Watt
  • Micro Fuoco: 5 micron con potenza 4 Watt

Schema grafico dei fuochi di cui è dotato il laboratorio tomografico MotivexLab

Così facendo, in MotivexLab si uniscono i vantaggi di avere in un’unica macchina la possibilità di utilizzare il fuoco più adatto alle dimensioni e alle caratteristiche del campione da tomografare e alla tipologia di controllo da fare.

Hai bisogno di controlli di Tomografia sulla tua produzione?

Se hai dei campioni da tomografare e vuoi avere il vantaggio di una cabina tomografia di grandi dimensioni in cui ci stanno campioni fino a 500 kg, con dimensioni 700×1200 mm, con la potenza di un tubo radiogeno fino a 450 KV, flat panel da 16 pollici con risoluzione 100 micron, e che gli ingrandimenti e la definizione di fuochi da 1 mm quadrato, mini fuochi da 0,4 mm e micro fuochi fino a 5 micron, chiama adesso lo 011.9370516 o scrivimi a tomografia@motivexlab.com.

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  • fornirti i risultati di prova con relazioni esaustive e consulenze per l’interpretazione
  • darti assistenza dopo il test nel caso ti serva discutere con terzi il risultato ottenuto

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