Controlli non distruttivi
Controllo qualità

Controlli non distruttivi

Individuazione precoce di componenti difettosi con la tomografia computerizzata industriale

Che cos’è il controllo non distruttivo?

Il controllo non distruttivo (NDT) è una tecnica per verificare la presenza di difetti nei componenti. Nell’NDT si possono utilizzare vari metodi, come le tecnologie a raggi X, gli ultrasuoni, la tomografia computerizzata o la polvere magnetica.

Lo scopo dell’NDT è quello di individuare precocemente i difetti nei materiali e di eliminare dalla produzione i componenti difettosi. Per individuare questi difetti, i componenti di prova vengono sottoposti a tensioni termiche, meccaniche e chimiche durante i controlli non distruttivi. Le anomalie o i difetti includono pori, sacche d’aria, fessurazioni o corrosione superficiale. Il controllo deve essere eseguito senza distruggere o danneggiare il campione. Dopo il controllo, il componente o il materiale deve essere idoneo all’uso come lo era prima del controllo. Ciò rende l’NDT un metodo importante per il controllo qualità e la verifica della sicurezza di componenti e sistemi, poiché materiali difettosi e difetti strutturali possono, in casi estremi, compromettere la sicurezza del componente o dell’edificio.

Qual è la differenza rispetto ai metodi di prova distruttivi?

Qual è la differenza rispetto ai metodi di prova distruttivi?

A differenza dei controlli non distruttivi, i controlli distruttivi danneggiano il materiale fino a renderlo inutilizzabile. Si utilizzano campioni standardizzati prodotti appositamente per questo scopo. Inoltre, non si può affermare con certezza che il prossimo componente prodotto sarà privo di difetti. Nell’industria è quindi estremamente importante effettuare controlli non distruttivi per garantire la qualità, la sicurezza e l’economicità della produzione.

Lo scopo dei controlli distruttivi risiede in un altro dettaglio: la distruzione del campione di prova fornisce informazioni importanti su quale materiale sia adatto e su come debbano essere la geometria e le dimensioni del componente da produrre.

I controlli distruttivi vengono eseguiti per determinare le caratteristiche del materiale. Questo non è il caso dei controlli non distruttivi. In seguito, si sa solo se il dispositivo esaminato deve essere sostituito o se è tecnicamente sicuro.

I diversi metodi di controllo non distruttivo

I diversi metodi di controllo non distruttivo

Esistono molti metodi di controllo non distruttivo. Oltre ai metodi di prova già citati, come l’ispezione a ultrasuoni o le tecnologie a raggi X, esistono altre tecniche come il test acustico, la termografia o il radar a penetrazione del terreno. L’ispezione laser viene utilizzata anche nell’NDT. La scelta del metodo dipende da vari fattori, come il tipo di materiale, le dimensioni del componente da testare o il tipo di difetto da rilevare.

I metodi di controllo non distruttivo “classici” sono i più importanti nell’ambito degli NDT, che si differenziano tra l’ispezione delle superfici e l’ispezione delle strutture interne.

Metodi di ispezione delle superfici

  • Il controllo visivo è un’ispezione ottica per controllare parti e dispositivi. È particolarmente indicata per il controllo qualità delle superfici e durante l’assemblaggio dei componenti. Durante la procedura si possono utilizzare diversi ausili, come lenti d’ingrandimento, specchi, microscopi, endoscopi, telecamere, scanner o, naturalmente, a occhio nudo. Tuttavia, uno svantaggio del controllo visivo non distruttivo è che è possibile rilevare solo difetti o anomalie superficiali, mentre i difetti all’interno del componente in esame inizialmente non vengono rilevati. Ciò richiede ulteriori metodi di controllo non distruttivi.

  • I controlli con colorante penetrante prevedono lo spruzzo o l’immersione di un agente di contrasto colorato o fluorescente su un componente. L’agente si deposita nelle crepe, nei pori o nei fori della superficie e li rende visibili. I controlli con coloranti penetranti sono spesso utilizzati in particolare per le saldature. Uno svantaggio di questo metodo è che occorre considerare gli aspetti ambientali degli agenti di contrasto e la colorazione non fornisce un’indicazione precisa della profondità delle fessure o dei fori. Inoltre, le superfici ruvide possono presentare pseudo difetti che non sono difetti veri e propri. Nonostante queste limitazioni, il controllo con coloranti penetranti rimane un metodo importante per il controllo qualità di componenti e sistemi.

  • Il controllo delle particelle magnetiche, noto anche come controllo della dispersione del flusso magnetico, è un metodo di controllo non distruttivo utilizzato per materiali e componenti magnetizzabili. Con questo metodo, il componente in esame viene prima magnetizzato. Le particelle magnetiche fluorescenti vengono quindi applicate al componente in esame utilizzando un liquido o una polvere. I difetti diventano visibili perché generano un campo magnetico diverso. Il controllo di dispersione del flusso magnetico è un metodo di prova molto rapido e consente di rilevare anche le fessure più piccole, che possono essere fino a quattro volte più sottili di un capello umano.

    I controlli con particelle magnetiche offrono quindi un’elevata sensibilità nel rilevamento dei difetti superficiali e sono spesso utilizzati nella lavorazione dei metalli e nell’industria automobilistica. Un altro vantaggio del metodo è la facilità di esecuzione. Nonostante i suoi vantaggi, il controllo di dispersione del flusso magnetico ha delle limitazioni perché può essere utilizzato solo con materiali magnetizzabili e i risultati possono essere influenzati dalle proprietà magnetiche del materiale.

  • Il controllo a correnti indotte è un test non distruttivo che può essere utilizzato solo per materiali elettricamente conduttivi. La superficie del pezzo in esame viene esaminata per individuare eventuali difetti. Intorno al componente in esame viene generato un campo magnetico che crea correnti parassite nel componente stesso, che a loro volta creano un proprio campo magnetico. Le alterazioni del materiale, come crepe, sacche d’aria o difetti simili, ma anche le impurità, generano un campo magnetico diverso da quello del materiale reale, in quanto hanno una diversa conducibilità elettrica.

    Il vantaggio di questo controllo non distruttivo dei componenti è che richiede solo un basso consumo di risorse e costi di manutenzione contenuti rispetto ad altri metodi. Il controllo a correnti indotte è quindi uno dei metodi di controllo non distruttivo più economici ed ecologici. È spesso utilizzato nel settore automotive e aerospaziale. Tuttavia, i controlli a correnti indotte possono essere utilizzati solo per materiali elettricamente conduttivi e sono limitati all’ispezione della superficie, poiché le correnti parassite sono indotte solo negli strati superiori del materiale.

Metodi di ispezione dei componenti interni

Ispezione con tecnologie a raggi X

Ispezione con tecnologie a raggi X

L’ispezione con tecnologie a raggi X, nota anche come controllo radiografico, è un importante metodo di controllo non distruttivo che consente di guardare all’interno di un componente. A differenza dei controlli a ultrasuoni, i controlli radiografici possono anche determinare il tipo e la posizione esatta dei difetti, il che rappresenta un vantaggio in molte applicazioni. L’ispezione con tecnologie a raggi X digitali, come la tomografia computerizzata, offre molti altri vantaggi, in quanto i risultati dei controlli possono essere memorizzati e valutati in modo digitale.

L’ispezione con tecnologie a raggi X è molto importante: L’NDT 4.0, ovvero la combinazione tra la digitalizzazione dei controlli radiografici e l’uso dell’IA, offre vantaggi decisivi.

Test a ultrasuoni

Test a ultrasuoni

Nei test a ultrasuoni, le onde ultrasoniche vengono inviate da una sonda attraverso il componente in esame. Le aree difettose del materiale riflettono le onde e possono essere tracciate su uno schermo. Misurando il tempo di transito della trasmissione e della riflessione delle onde ultrasoniche, è possibile determinare con precisione il tipo e la posizione di un difetto. I moderni test a ultrasuoni misurano anche le dimensioni del difetto.

I test a ultrasuoni sono adatti per il controllo non distruttivo di componenti piatti e voluminosi, ad esempio per la misurazione dello spessore delle pareti. I test a ultrasuoni forniscono risultati migliori rispetto all’ispezione con tecnologie a raggi X per i difetti piatti. Uno svantaggio del metodo, tuttavia, è che durante la prova il materiale non è sottoposto solo a sollecitazioni acustiche, ma anche a sollecitazioni termiche. Anche i test a ultrasuoni sono più difficili con le superfici ruvide.

Scansioni CT

Scansioni CT

Nell’NDT con tomografia computerizzata (CT), l’oggetto da testare viene radiografato, come nei test radiografici. Vengono acquisite numerose immagini 2D da diverse prospettive. Queste immagini vengono poi convertite in un modello tridimensionale utilizzando un software. Questo modello fornisce quindi una visione dell’interno dell’oggetto, mostrando eventuali difetti o variazioni del materiale. Una caratteristica unica della CT-NDT è che fornisce una risoluzione più elevata rispetto ad altri metodi di controllo non distruttivi, il che significa che è possibile rilevare anche difetti molto piccoli o difficili da individuare.

Con la tomografia computerizzata industriale è possibile ispezionare con la massima precisione anche componenti piccoli e complessi. Il controllo del dispositivo e la valutazione dei dati di misura vengono eseguiti con un software speciale. Di conseguenza, è possibile generare scansioni che soddisfano gli elevati requisiti metrologici del settore, rilevando rotture dell’anima e anche i più piccoli difetti, pori e vuoti nel pezzo. Le scansioni CT individuano anche difetti che la vecchia metrologia non poteva testare a causa dell’inaccessibilità del componente.

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Perché i controlli non distruttivi sono così importanti nel settore?

La moderna tecnologia NDT crea un grande valore aggiunto per l’industria. Il rilevamento precoce dei componenti difettosi consente di eliminarli dal processo produttivo. Se possibile, si può effettuare una riparazione. In caso di difetti irreparabili, il materiale viene scartato e reinserito nel ciclo di produzione.

Ciò comporta i seguenti vantaggi:

  • Risparmio di risorse, tempo e denaro
  • Meno reclami
  • Maggiore qualità e sicurezza dei componenti
  • Riduzione del rischio per le persone e l’ambiente dovuto a difetti nei componenti

Chi può effettuare un NDT?

I controlli non distruttivi sono soggetti a una norma, la DIN EN ISO 9712. In conformità a questo standard, solo persone certificate possono eseguire procedure di controllo non distruttivo. La certificazione segue direttive rigorose per garantire la qualità e la sicurezza dei controlli.

A seconda dell’esperienza e della formazione, gli individui certificati possono raggiungere tre livelli nella rispettiva procedura di controllo. Per ogni metodo di controllo è richiesta una certificazione separata. Ad esempio, una persona certificata solo per l’esecuzione di test a ultrasuoni non può eseguire radiografie non distruttive o controlli a correnti indotte.

I tre livelli di certificazione comprendono i seguenti:

  • Fase 1: Autorizzazione a eseguire le procedure di controllo e a documentare i risultati dei controllo
  • Livello 2: Autorizzazione a valutare ulteriormente i risultati dei controlli (secondo gli standard e le normative)
  • Livello 3: La persona che conduce l’audit può decidere la procedura di audit appropriata, specificare il metodo di prova ed è anche responsabile della struttura in cui viene condotto l’audit

La certificazione viene rilasciata da vari enti di certificazione, come la Società tedesca per le prove non distruttive (DGZfP), la Società americana per le prove non distruttive (ASNT) e altri enti. Questi richiedono a loro volta la conferma dell’Ente tedesco di accreditamento (DAkkS).

I certificati devono essere rinnovati ogni 5 anni per garantire che i collaudatori abbiano conoscenze e competenze aggiornate nelle loro procedure di controllo.

IA: I vantaggi di NDT 4.0

IA: I vantaggi di NDT 4.0

La tomografia computerizzata industriale è diventata uno dei metodi più importanti nel campo dell’NDT. Le strutture interne complesse vengono controllate per individuare eventuali difetti in modo non distruttivo e in 3D. Di conseguenza, i parametri di processo vengono coordinati e il processo di produzione viene continuamente migliorato.

La digitalizzazione e l’automazione dei controlli non distruttivi preannunciano il progresso del settore e vengono definiti NDT 4.0. Poiché fattori come la stanchezza influiscono sui controlli umani, l’uso dell’IA è particolarmente vantaggioso. Questi fattori non hanno alcun ruolo in un NDT automatizzato. Inoltre: I risultati dei test o le valutazioni degli errori possono variare da persona a persona. I controlli effettuati dalla stessa persona possono variare anche a causa della stanchezza, ad esempio. Il rilevamento automatico dei difetti basato sull’intelligenza artificiale elimina l’errore umano e massimizza la riproducibilità dei risultati dei test. Grazie all’apprendimento automatico, l’IA può anche apprendere nuovi parametri di test in qualsiasi momento e migliorare continuamente il processo di controllo. L’obiettivo di NDT 4.0 è portare i controlli non distruttivi a un livello superiore, combinando la competenza e l’esperienza umana con l’efficienza dell’intelligenza artificiale per creare una sinergia.

Il rilevamento automatico dei difetti basato sull’intelligenza artificiale elimina l’errore umano e massimizza la riproducibilità dei risultati dei test. Grazie all’apprendimento automatico, l’IA può anche apprendere nuovi parametri di test in qualsiasi momento e migliorare continuamente il processo di controllo. L’obiettivo di NDT 4.0 è portare i controlli non distruttivi a un livello superiore, combinando la competenza e l’esperienza umana con l’efficienza dell’intelligenza artificiale per creare una sinergia.


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