Con lo sviluppo delle tecniche di stampa 3D e dell’Additive Manufacturing, in assenza di una normativa chiara, si rende necessario fare un po’ di chiarezza su come garantire il controllo qualità soprattutto in quei settori come l’automotive, il biomedicale e l’avio, dove gli standard di qualità sono severi.
ANALISI DELLA POLVERE PER ADDITIVE MANUFACTURING
Il primo tipo di controllo dovrebbe concentrarsi sulla caratterizzazione della polvere, quindi con l’analisi composizionale:
- distribuzione delle particelle
- dimensioni delle particelle
- densità delle particelle
- scorrevolezza delle particelle
- composizione chimica delle particelle
Questo tipo di indagine viene fatta con l’utilizzo di strumentazione di laboratorio all’avanguardia:
- Analizzatore LECO per analisi chimica della polvere metallica secondo ASTM E 1019
- Microscopio elettronico a scansione SEM EDS per analisi morfologica della polvere metallica
- Tomografo per analisi X Ray Computed Tomography della polvere
E’ fondamentale poter garantire la migliore qualità delle polveri utilizzate nella stampa 3D, perché una buona qualità della polvere, con una distribuzione ottimale delle dimensioni delle particelle, eviterà difetti nel componente finito.
Una delle caratteristiche della stampa 3D è che è possibile riciclare la polvere usata. In questi casi, diventa ancora più importante verificare come si presentano le particelle.
Se si ha una cattiva distribuzione delle particelle, nel processo di Additive Manufacturing ci saranno problemi di compattazione della polvere che si trasformeranno in densità variabile, presenza di porosità e mancanza di materiale. Il prodotto finito non potrà quindi avere quelle caratteristiche meccaniche e funzionali che gli ingegneri avevano progettato.
Grazie alla combinazione di analisi chimica LECO, analisi microscopica al SEM e scansione con tomografia computerizzata a raggi X eseguita su polvere per Additive Manufacturing si ottiene:
- analisi chimica
- analisi della forma, delle dimensioni e della distribuzione delle particelle
queste indicazioni sono fondamentali per non avere brutte sorprese alla fine del processo di Additive Manufacturing e naturalmente per il Responsabile Qualità è importante potersi rivolgere ad un unico centro specializzato nel controllo qualità della polvere metallica per Additive Manufacturing e ottenere tutte le caratteristiche della polvere in un unico certificato.
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CONTROLLO QUALITÀ DEI PRODOTTI IN ADDITIVE MANUFACTRUING
Una volta stampato il pezzo, eseguiti i necessari trattamenti termici e rimosso il pezzo dalla piastra di costruzione con elettroerosione a filo, si può procedere con il controllo qualità del componente finito:
- controllo delle caratteristiche dimensionali
- determinazione della pulizia interna tubi e condotte
- ricerca difetti interni
- analisi microstrutturale
- analisi finitura superficiale
Tutte queste analisi possono essere fatte mediante Tomografia computerizzata.
Se ancora non sai quali sono le caratteristiche di questa tecnologia, puoi leggere il seguente paragrafo, se no puoi passare direttamente oltre.
CARATTERISTICHE DELLA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
Storicamente la Tomografia computerizzata si è sviluppata alla fine degli anni ‘90 in campo medico come metodo di indagine radiodiagnostica (TAC) e in ambito archeologico per l’analisi interna dei sarcofagi.
Negli ultimi anni l’aumento dei requisiti nei settori tecnologici ha permesso una sua evoluzione nel settore aerospaziale, quello automobilistico e nel biomedicale.
Nella pratica la Tomografia industriale computerizzata prevede un esame radiografico a 360° dal quale si ottiene una ricostruzione tridimensionale analizzabile, come suggerisce appunto il termine, al computer. Infatti grazie ad appositi supporti l’oggetto viene fatto ruotare sul proprio asse in modo da acquisirne una digitalizzazione completa.
La nuvola di punti acquisita con la scansione a raggi x, viene elaborata su software specifici che permettono misurazioni, indagini sui difetti, comparazioni tra reale e CAD ecc.
La Tomografia industriale computerizzata prevede un’analisi totale del componente, sia interna che esterna, senza recar ad esso il minimo danno e, per questo motivo, il controllo è definito non distruttivo.
Dalla riproduzione 3D è possibile poi esaminare il componente sotto vari punti di interesse che permettono un impiego assoluto nel processo produttivo, dalla progettazione fino al controllo qualità del prodotto finito.
Tra le principali applicazioni della tomografia industriale computerizzata troviamo:
- L’analisi dimensionale e geometrica del componente non solo esterna ma persino interna senza la necessità di scomporlo fisicamente oppure, per esempio, la misurazione di spessori;
- Indagine funzionale a scopo preventivo permette di verificare la struttura interna del componente, trovare danneggiamenti, deformazioni, disallineamenti non visibili senza lo smontaggio del pezzo. Questo rappresenta un punto di vantaggio non indifferente per la Failure Analysis;
- Ricerca difettologica finalizzata all’identificazione della forma, dimensione e posizione all’interno del componente dei diversi difetti quali cricche, porosità, inclusioni;
Difettosità e porosità su un componente in plastica (Fonte: Wikipedia)
- Possibilità di ottenere misure matematiche del componente partendo dall’oggetto reale (Reverse Engineering) con l’obiettivo di trarne una ricostruzione analoga o comunque migliorata.
La Tomografia industriale computerizzata ha come grande vantaggio la possibilità di scansionare qualsiasi superficie o materiale fino ad una certa densità e spessore penetrabile dai raggi X.
CONTROLLO QUALITÀ CON TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
La manifattura additiva si caratterizza per la velocità di implementazione del processo produttivo e determina la necessità di controlli qualità in tempi celeri.
La tomografia computerizzata (X-ray CT scan) offre al Quality Manager la possibilità di ottenere in tempi rapidi un’analisi dettagliata dei propri prodotti entrando di fatto all’interno del prodotto stesso, riducendo costi ed aumentando l’efficacia del sistema di controllo.
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