Tomografia industriale computerizzata

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Microinterruttore da elettronica

Immagine in radioscopia

Ricostruzione tridimensionale in tomografia

La tomografia^[1] industriale computerizzata, ovvero l'introduzione della tomografia nel settore industriale, è una metodologia diagnostica relativamente recente. La tecnologia della tomografia computerizzata (CT), storicamente utilizzata in campo medico diagnostico, è stata adattata alle applicazioni industriali così da consentire l'analisi di strutture interne ed esterne dei componenti sotto differenti punti di analisi.

Le principali applicazioni di tomografia industriale sono riferite a:

- analisi difettologica di tipo non distruttivo ^[2], mirata ad identificare macro e micro^[3] difettosità interne ad un componente meccanico quali, ad esempio, cricche, porosità, inclusioni;

- analisi geometrica tridimensionale, finalizzata al confronto geometrico di componenti, parti e superfici sia esterne che interne al prodotto stesso;

- analisi funzionale, a scopo diagnostico, per valutare eventuali criticità di assemblaggio di vari componenti (es: tenuta di una guarnizione, disallineamento tra componenti assemblati, errori di montaggio).

La CT viene utilizzata per l'esame degli accoppiamenti realizzati tra differenti parti di un componente assemblato. A differenza di un'analisi in radiografia (RX), dove l'immagine prodotta risulta una proiezione bidimensionale di tutto il corpo del componente (immagine 1), con la tomografia industriale è possibile ricostruire la tridimensionalità del componente e, successivamente realizzare sezioni virtuali a scopo diagnostico (immagine 2). L'esempio riportato è relativo allo studio di un evidenziatore, effettuato sia mediante tecnica RX che mediante CT. La possibilità di discriminare materiali di differente natura e densità consente di:

- isolare la componentistica interna di un assemblato "estraendola" virtualmente dall'intero componente;

- analizzare problematiche di accoppiamento di due materiali differenti (es: saldatura di due filamenti, incollaggio di superfici,etc);

- studiare la deformazione plastica dei corpi causata dall'accoppiamento meccanico;

- realizzare modelli tridimensionali virtuali dei vari costituenti con un approccio tipico della metodologia di Reverse Engineering.

Dal confronto tra le immagini è possibile notare l'elevato grado dettaglio che si ottiene in CT; sono infatti visibili tutte le superfici di accoppiamento dei diversi componenti dell'evidenziatore: tappo, corpo principale, tampone di inchiostro.

La tomografia industriale consente di verificare la geometria tridimensionale di un oggetto fisico con il modello CAD 3D.

Il software di analisi più diffuso e utilizzato dalla maggior parte delle aziende produttrici di impianti CT è VG Studio MAX, della società Volume Graphics.

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  1 - Componente reale
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  3 - Estrazione delle superfici matematiche
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  4 - Confronto con il modello CAD - 3D

L'applicazione della CT su componenti meccanici consente di effettuare indagini difettologiche, mirate ad identificare e quantificare difetti insiti nel materiale.

Le funzionalità dei software per l'analisi CT consentono di caratterizzare con elevato dettaglio le discontinuità del materiale: porosità da gas, irregolarità della matrice dovute a presenza di particelle indesiderate (inclusioni), fessurazioni e cricche. La possibilità di evidenziare le aree difettose in un ambiente virtuale tridimensionale consente di attuare azioni di miglioramento e di ottimizzazione durante la produzione dei componenti.

L'analisi di difettosità interna e le potenzialità dei moderni software di analisi delle scansioni tomografiche consentono di:

- osservare la forma, le dimensioni e la distribuzione dei difetti all' interno di componenti;

- localizzare zone particolarmente critiche ove sono concentrate difettosità tali da poter compromettere le funzionalità del prodotto ;

- supportare il progettista nelle fasi di industrializzazione del prodotto e nel percorso di sviluppo ed ottimizzazione del processo produttivo

• Hubert Lettenbauer, Bernd Georgi, Daniel Weiß, Means to Verify the Accuracy of CT Systems for Metrology Applications (In the Absence of Established International Standards), DIR 2007 - International Symposium on Digital industrial Radiology and Computed Tomography, June 25-27, 2007, Lyon, France
• Seminario: la Tomografia Industriale (CT): uno strumento innovativo per lo sviluppo prodotto. Apindustria Archiviato il 1º marzo 2014 in Internet Archive.
• Jochen Hiller et al 2012 , Physical characterization and performance evaluation of an x-ray micro-computed tomography system for dimensional metrology applications, Measurement Science and Technology Volume 23 Number 8 085404 doi:10.1088/0957-0233/23/8/085404
• M.IOVEA, A.MARINESCU, P.CHITESCU,T. SAVA - " Three - Dimensional Method Of Representation In Industrial Computerized Tomography"- The 6-th Joint PS-APS International Conference on Physics Computing, Lugano, Switzerland, august 22-26 1994:
• R.A. BROOKS & G. DI CHIRO , "Principles of Computer Assisted Tomography (CAT) in Radiographic and Radioisotopic Imaging ", Phys.Med.Biol. , 1976
• Trevor York [+] Author Affiliations "Status of electrical tomography in industrial applications", J. Electron. Imaging. 10(3), 608-619 (Jul 01, 2001). doi:10.1117/1.1377308

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