Il futuro del controllo qualità e della metrologia: la tomografia 3D

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Il futuro del controllo qualità e della metrologia: la tomografia 3D

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La tomografia a raggi X è ben nota in campo sia medicale che industriale per l’analisi delle parti interne; con le classiche radiografie si ha una visione 2D, con la tomografia si riesce a vedere il 3D all’interno dell’oggetto. Ecco come…

La tecnica tomografica 3D a raggi X è ben nota in campo medico: è la TAC, ovvero tomografia assiale computerizzata.

Tale tecnologia è da quasi 20 anni anche un valido strumento di indagine non distruttiva in ambito industriale per la ricerca di difettosità sui prodotti.

I recenti sviluppi sulla generazione dei raggi X e sulla meccatronica hanno consentito di raggiungere livelli di accuratezza di misura con la tecnologia tomografica che sono del tutto confrontabili con le tecniche ottiche di ultima generazione al punto che oggi si può parlare di metrologia tomografica.

La tomografia computerizza 3D a raggi X consente di avere un elevatissimo numero di informazioni in tempi molto rapidi, sull’interezza del campione in esame, compreso il suo interno e soprattutto in modo NON distruttivo: non bisogna più sezionare i particolari con il rischio di inquinare le prove e perdere informazioni.

Questa completa caratterizzazione consente di avere non solo dati utili alla verifica dello stato del campione in esame, ma anche di utilizzare tali risultati per correlare i parametri FEM con la realtà dei particolari, verificare e validare i test affidabilistici, visualizzare in 3D e dall’interno le rotture.

esempi di analisi tomografiche
Fig. 1

In fig.1 alcuni esempi (decisamente non esaustivi) di cosa si può analizzare con la tomografia e quale livello di dettaglio si può raggiungere.

Il principio di funzionamento di una prova di tomografia computerizzata 3D si può sintetizzare come segue (Fig.2):

  • Funzionamento tomografia 3d raggix
    Fig. 2

    Il cannone a raggi X emette un fascio conico la cui potenza ed i filtraggi sono settabili in base al campione ed al materiale in esame.

  • Tale fascio investe il campione posizionato su un manipolatore che può muoversi nei 3 assi e ruotare sui 360°.
  • Per ogni posizione angolare del manipolatore viene acquisita un immagine 2D in scala di grigi da un pannello rilevatore da 4Mpixels.
  • La serie di immagini, acquisita in una rotazione completa sui 360°, viene ricostruita a formare il volume tomografico 3D in voxel (volumetric pixel); il numero di immagini sui 360° è impostabile e va da alcune centinaia a svariate migliaia a seconda delle specifiche di test.
  • Le analisi metrologiche e difettologiche vengono eseguite con VG studio Max di Volume Graphics

È possibile esportare il volume in formato stl per attività di reverse engineering.

Tomografo Nikon MCT225
Fig. 3

In particolare, la macchina tomografica a disposizione di MeTriX3D è una Nikon MCT225 (Fig.3) che si caratterizza per una absolute accuracy metrologica di (9mm + L/50), dove L è la grandezza che stiamo misurando ed absolute vuol dire che tale performance è garantita in tutto il campo di misura macchina senza il bisogno di dover rilevare un master di riferimento tarato congiuntamente al pezzo in esame.

E’ in fase di installazione una seconda macchina tomografica (Fig. 4): il Sistema Tomografico Y.CT MODULAT 600KV. Si tratta del 1° Sistema di grandi dimensioni in Italia per il rilievo di particolari massivi e di grandi dimensioni.

Metrix3D Sistema Tomografico Y.CT Modular 600kv
Fig. 4

 

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