Le sfide aperte nelle stampa 3D del metallo affrontate in un contesto multidi...
L’innovazione nei CND con la termografia
1. L’innovazione nei CND e nel
monitoraggio componenti con la
Termografia
Ing. Gianpiero Cerrone - Diagnostic Engineering Solutions srl
Prof. U. Galietti, DdR D. Palumbo – Politecnico di Bari
Torino, 20/04/2016
STAND B17
2. Chi Siamo
La Termografia
• Tecniche CND
• Analisi degli Stress (CND)
• Analisi del Danneggiamento
Soluzioni per l’industria
• Composite Defect Finder
• WelDes
• ProtoDes
Conclusioni
Outline della presentazione
3. 2010
POLIBA – LABORATORIO DI
DIAGNOSTICA
STRUTTURALE E METODI
TERMICI PER LA
MECCANICA SPERIMENTALE
SPIN-OFF
DES Diagnostic Engineering Solutions srl
“System Integrator per le indagini termografiche”
Chi Siamo
5. ENEA, CNR, Università del Salento, Vestas, Lamborghini, Alenia Aermacchi, Atitech, Avio.
Chi Siamo
6. DES si è distinta in lavorazioni complesse per aziende multinazionali intraprendendo
rapporti commerciali e collaborazioni con diverse realtà.
I nostri partner sono:
Chi Siamo
7. DES, azienda spinoff del Politecnico di Bari, è specializzata in sistemi standard e
customizzati per i CND e il controllo di processo ed in particolare attraverso l’uso della
Termografia
Nostri Partner principali
FLIR
DEKRA
DES propone la termografia come soluzione
innovativa per l’analisi di componenti meccanici
in materiale composito, plastico o metallico.
Questa tecnica è altamente versatile ed è
vantaggiosa in molti campi tecnologici, sia in
termini di tempi e costi, sia come supporto per
altri tipi di tecniche già consolidate.
Chi Siamo - Tecnologie
Composite Defect Finder
8. Outline della presentazione
Chi Siamo
La Termografia
• Tecniche CND
• Analisi degli Stress (CND)
• Analisi del Danneggiamento
Soluzioni per l’industria
• WelDes
• ProtoDes
Conclusioni
9. La Termografia
Principali Vantaggi :
1) Non richiede contatto fisico con gli oggetti
2) Permette di ottenere in modo immediato l’immagine termica, a campo intero
3) Assicura un’immagine qualitativa di facile interpretazione
4) Non richiede l’utilizzo di radiazioni pericolose
Albero riduttore motore elettrico Monitoraggio aereo parco fotovoltaico
10. La termografia utilizza le diverse componenti della conduzione del calore,
dovute a fenomeni reversibili ed irreversibili, che avvengono durante una prova
a carico ciclico.
F
F
dteV PP
t
T
C 2
Sorgenti dissipative
(fenomeno irreversibile)
Sorgenti
termoelastiche
(fenomeno
reversibile)
Trasferimento di
calore - CND
Equazione locale di conduzione del calore
La Termografia
11. Outline della presentazione
Chi Siamo
La Termografia
• Tecniche CND
• Analisi degli Stress (CND)
• Analisi del Danneggiamento
Soluzioni per l’industria
• Composite Defect Finder
• WelDes
• ProtoDes
Conclusioni
12. La Termografia-Tecniche CND
Le tecniche termografiche per i controlli non distruttivi (CND) sono basate sulla
misura di anomalie termiche, dovute alla presenza di difetti all’interno del
provino o a variazioni delle proprietà del materiale, che rappresentano un
ostacolo alla normale diffusione termica.
Esempi di termografia stimolata
dteV PP
t
T
C 2
15. La tecnica Lock-in
La termografia lock-in è basata su onde termiche generate all’interno del provino
analizzato mediante una sorgente di calore esterna, in regime stazionario.
Tramite algoritmi di postprocessing proprietari (IRTA) è possibile ottenere
informazioni sull’ampiezza e la fase del segnale termico. Le zone difettate,
originano una risposta termica differente rispetto alle zone sane, misurabile in
termini di variazione di fase del segnale termografico.
La Termografia-Tecniche CND
Lock-IN
16. Tecnica Lock-in: individuazione difetti su materiali compositi.
Radice di pala di un generatore eolico con difetti interni simulati
La Termografia-Tecniche CND
Lock-IN
17. a
b
c
Termografia Lock-in usata per misurare lo spessore su materiali compositi.
a,c = zona a spessore
costante.
b = zona con
variazione lineare
dello spessore
La Termografia-Tecniche CND
Lock-IN
18. Ispezione chiglia di imbarcazioneIspezione strutturale pala eolica
Ispezione telaio bicicletta
La Termografia-Tecniche CND
Lock-IN
20. Transient Analysis
Tale tecnica consiste in un breve riscaldamento del provino seguito dalla
registrazione della curva di decadimento della temperatura dello stesso.
La presenza di un difetto superficiale riduce la diffusione del calore così che,
osservando la temperatura superficiale, il difetto appare come un’area a
temperatura differente rispetto all’area non difettata. Infatti la riduzione di diffusione
causata dalla presenza di un difetto subsuperficiale si tramuta in “accumulo di
calore” e da qui in poi la più alta temperatura si riscontrerà nella zona del difetto.
La Termografia-Tecniche CND
Transient
22. Chi Siamo
La Termografia
• Tecniche CND
• Analisi degli Stress (CND)
• Analisi del Danneggiamento
Soluzioni per l’industria
• WelDes
• ProtoDes
Conclusioni
Outline della presentazione
23. dteV PP
t
T
C 2
La Termografia-Analisi degli Stress
L’analisi termoelastica, oltre a fornire una mappa quantitativa delle sollecitazioni,
consente di individuare i difetti superficiali e subsuperficiali come ad esempio le
cricche tale tipo di analisi viene effettuata con il software IRTA tramite algoritmi
propietari.
25. Applicazione su Stringer aeronautici
Stringer testati con un carico dinamico
sinusoidale ad ampiezza costante.
Contemporanea analisi durante la prova
con tecnica TSA e tecnica Lock-in.
TSA eseguita durante le prove di fatica.
Termografia lock-in eseguita a macchina di
carico ferma in intervalli regolari.
La Termografia-Analisi degli
Stress- Applicazioni
26. Applicazione su Stringer aeronautici
Confronto tra TSA e termografia lock-in sullo Stringer (cricca sul rinforzo)
L’analisi termoelastica oltre a fornire una mappa qualitativa delle
sollecitazioni, consente di individuare i difetti superficiali e subsuperficiali
come le cricche.
TSA Lock-in
La Termografia-Analisi degli
Stress- Applicazioni
27. Il componente in esame presentava una difettosità emersa in fase realizzativa
nota come Resin Pocket.
Applicazione su componenti aeronautici
La Termografia-Analisi degli
Stress- Applicazioni
29. Chi Siamo
La Termografia
• Tecniche CND
• Analisi degli Stress (CND)
• Analisi del Danneggiamento
Soluzioni per l’industria
• WelDes
• ProtoDes
Conclusioni
Outline della presentazione
30. dteV PP
t
T
C 2
La Termografia-Analisi del
Danneggiamento
L’analisi del danneggiamento, oltre a fornire una mappa qualitativa delle
sollecitazioni, consente di monitorare l’evoluzione di eventuali difetti presenti sul
componente.
31. La Termografia-Analisi del
Danneggiamento
Monitorando la temperatura superficiale del campione, durante la prova di
caratterizzazione meccanica tramite analisi a fatica può essere valutata la
dissipazione di calore intrinseca del materiale e correlarla ai fenomeni di
danneggiamento.
L’analisi è eseguita con apposito modulo del software IRTA concentrandosi sul
contributo della seconda armonica della sollecitazione meccanica.
33. Il componente in esame presentava una difettosità emersa in fase realizzativa
nota come Resin Pocket.
Applicazione su componenti aeronautici
La Termografia- Analisi del
Danneggiamento- Applicazioni
36. Chi Siamo
La Termografia
• Tecniche CND
• Analisi degli Stress (CND)
• Analisi del Danneggiamento
Soluzioni per l’industria
• Composite Defect Finder
• WelDes
• ProtoDes
Conclusioni
Outline della presentazione
37. Composite Defect Finder
Composite Defect Finder è il sistema di
controllo chiavi in mano, per la rilevazione
e la caratterizzazione dei difetti su
materiali compositi.
Progettato per l’ispezione di grandi e
piccole strutture, consente di effettuare
controlli non distruttivi su diversi tipi di
materiale composito (fibre di carbonio,
fibre di vetro, fibre di aramide, ecc) e con
diverse tecniche di CND termografia.
39. Anomalie
WelDes
Analisi termografica per l’ individuazione di possibili anomalie in saldature.
Tecniche termografiche utilizzate:
- Transient Analysis
- Lock-In
40. Al fine di verificare l’integrità dei giunti saldati è stato utilizzato un laser come fonte
di eccitazione termica (montato in un robot antropomorfo). La sequenza acquisita è
stata analizzata con il software di analisi proprietario IRTA con 2 differenti algoritmi
(tecnica Transient e lock-in).
Sequenza termografica
WelDes
42. ProtoDES si basa sulla Prototipazione Rapida. Il componente in esame,
riprodotto per mezzo di una stampante 3D, viene sottoposto a sollecitazioni e
analizzato mediante Tecnica Termoelastica (TSA), al fine di ottenere le
informazioni necessarie alla validazione del componente stesso.
Il software specifico IRTA, progettato da DES, consente l’analisi termoelastica
dei componenti sottoposti ai carichi di servizio (ponti, componenti meccanici,
grandi strutture, ecc.) senza la necessità dell’utilizzo di un segnale di
riferimento.
ProtoDes
43. 150
-110
σ1+ σ2
MPa
-110
MPa
150 σ1+ σ2
ProtoDes
1.1 – 1.2 TSA di componente prototipale 2.1 – 2.2 Simulazione numerica (G-AISI 132)
• Eliminazione/riduzione dei prototipi.
• Riduzione dei tempi di progettazione
• Riduzione dei costi di progettazione.
• Eliminazione di rilavorazioni e ritardi con conseguente risparmio in termini di
tempo e costi di sviluppo.
44. Chi Siamo
La Termografia
• Tecniche CND
• Analisi degli Stress (CND)
• Analisi del Danneggiamento
Soluzioni per l’industria
• WelDes
• ProtoDes
Conclusioni
Outline della presentazione
45. Tecniche termografiche versatili e complementari
Ancora da ultimare il passaggio da tecnica qualitativa a quantitativa
Processo di qualifica lento ma avviato e in forte sviluppo
Possibile passaggio a tecnica primaria
Conclusioni
46. Grazie per la cortese attenzione!!
Vi aspettiamo presso lo STAND B17
