Uno sguardo ai valori interni: ispezione terahertz della fibra

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La spettroscopia mediante onde ultracorte nella gamma dei terahertz è un metodo molto promettente per i test volumetrici su materiali non conduttivi. È stata integrata per la prima volta come tecnologia aggiuntiva in un sistema multimodale di test non distruttivi (NDT) Accubot di Fill nell'ambito del progetto triennale "Attic" con coinvolgimento internazionale gestito da Eureka.

Le plastiche rinforzate con fibra di vetro (GFRP) e materiali naturali rinnovabili, come legno e sughero, vengono utilizzati sempre più ampiamente nelle costruzioni leggere industriali. Danni invisibili a occhio nudo dopo i processi di formatura e la lavorazione meccanica rendono indispensabile il controllo continuo della qualità dei componenti leggeri.

Il progetto Attic si è concentrato sullo sviluppo di una soluzione completamente automatizzata di perforazione, monitoraggio e ispezione per compositi in fibra di vetro. Sono stati utilizzati profilatori laser ad alta risoluzione per monitorare gli strumenti di perforazione in composito per garantire che il livello di usura fosse accettabile prima di ogni operazione. Ciò è stato combinato con tecniche di apprendimento automatico per ottimizzare i parametri di lavorazione degli utensili come le velocità di perforazione.

Il monitoraggio è stato incluso come parte automatizzata del processo, riducendo la necessità di interpretazione da parte dell'operatore. Una volta praticati i fori, è stata condotta l'ispezione del materiale originario attorno al foro utilizzando l'imaging terahertz.

L’ispezione affidabile e accurata dei compositi in fibra di vetro spessa utilizzando un metodo senza contatto rappresenta un passo avanti nel settore NDT e una parte fondamentale del progetto Attic.

I partner del progetto sono Far-UK, TWI, Brunel University London, Recendt e Fill.

Una tecnica relativamente nuova per i controlli volumetrici non distruttivi (NDT) su materiali non conduttivi è la spettroscopia mediante onde ultracorte nello spettro terahertz (THz-Imaging). Questa banda di frequenza si estende da ca. Da 100 GHz a 10 THz (lunghezza d'onda da 0,05 a 3,0 mm) e costituisce il confine tra le onde radio e quelle luminose. L'imaging THz consente esami senza contatto di GFRP o parti in legno senza particolari precauzioni di sicurezza. Inoltre può essere utilizzato per esaminare le schiume o per determinare la qualità della saldatura dei materiali termoplastici.

Accanto ai sistemi di produzione per l'industria automobilistica, aeronautica, sportiva ed edile, Fill sviluppa e produce soluzioni automatizzate per prove non distruttive sui materiali. Inoltre, l'azienda ha sviluppato una soluzione con i robot Accubot ad alta precisione che possono operare sia in modo indipendente che congiuntamente su assi lineari che funzionano in parallelo. Questi sistemi possono eseguire ispezioni con metodi diversi. Un ulteriore servoasse rotativo nel punto centrale dell'utensile consente inoltre di testare i componenti in aree piccole e altamente contorte.

I possibili usi della spettroscopia terahertz per applicazioni plastiche erano precedentemente limitati alle operazioni di laboratorio. Fill ha partecipato al progetto Eureka triennale Attic (Automated TeraherTz Imaging of Composites and tooling profiling) Eureka per sviluppare un processo automatizzato basato su robot per la produzione e la successiva ispezione dei fori nei compositi rinforzati con fibra di vetro. Questo processo prevede l'ispezione completamente automatica del materiale attorno al foro per individuare eventuali difetti utilizzando l'imaging THz. L'integrazione di uno spettrometro THz su una flangia del connettore rapido Flex Change ha garantito la rapida implementazione di questa tecnologia in un sistema di ispezione basato su robot di Fill. Il sistema flessibile consente l'utilizzo dell'imaging THz per parti in fibra composita, anche se queste sono contorte o formate liberamente. Lo stesso vale per l'ispezione delle strutture portanti interne di pezzi formati complessi provenienti dalla produzione additiva.

"Nel progetto Attic, THz-Imaging ha raggiunto il Technology Readiness Level (TRL) 5 come un'altra tecnologia per i nostri sistemi NDT automatici multimodali", spiega Harald Sehrschön, responsabile del team di ricerca e sviluppo presso Fill. "L'integrazione della spettrometria THz-Imaging in sistemi NDT completamente automatici consentirebbe a molti produttori un cambiamento nella metodologia nei test automatizzati non distruttivi dei componenti. Tuttavia, c'è ancora molto da fare prima dell'applicazione in un progetto del cliente."