En la fabricación industrial de baldosas cerámicas, el esmaltado o la decoración superficial pueden llevarse a cabo a través de uno de los siguientes métodos:
Pulverización (Airless): Consiste en una pistola de pulverización, colocada de forma perpendicular al paso de las baldosas o platos, que bombea esmalte a través de pequeños orificios de una boquilla a presión muy alta para distribuir el esmalte de forma uniforme con un acabado liso.
Revestimiento de cascada: El esmalte cae en cascada sobre la pieza como una campana o filera al pasar por una máquina.
Granillas: Es un esmalte cerámico elaborado con diferentes tamaños de granos estandarizados y aplicado en:
- Seco, sobre una disolución de cola líquida orgánica aplicada previamente.
- En suspensión de base acuosa en un medio con cola ligante.
Serigrafía (el uso de este método ha disminuido con el tiempo)
Decoración rotativa o láser (huecograbado)
Impresión digital por chorro de tinta (ink jet): El método de decoración preferido en la actualidad.
Preocupaciones sobre el control y el aseguramiento de calidad en la industria de fabricación de piezas cerámicas
Antes de que el producto cerámico llegue al consumidor, los controles de calidad permiten asegurar el cumplimiento de los requisitos de calidad. Existen varias etapas a lo largo del proceso de fabricación de cerámicas en las que se pueden introducir defectos en el producto:
- Problemas con las materias primas, por ejemplo, la arcilla (molida hasta obtener una consistencia similar a la arena) podría estar contaminada.
- Defectos de prensado, debido a una mala compactación o distribución de la presión.
- Secado desigual de baldosas sin esmaltar debido a variaciones de humedad en el ambiente.
- Problemas de esmaltado:
- Burbujas de aire ocluidas durante la aplicación del esmalte, lo que produce picaduras («pinchados») o imperfecciones cuando una burbuja rompe la superficie.
- Problemas de adhesión al sustrato: Crea grietas y hendiduras.
- Contaminación durante el esmaltado, como el polvo.
- Defectos de cocción
- Esmalte poco cocido: Crea grietas debido a una fase fundida insuficiente (a veces relacionadas con grietas durante el esmaltado).
- Desgasificación defectuosa: La cocción del soporte genera gases (por la materia orgánica, carbonatos, etc.) que deben atravesar el esmalte fundido para escapar de la teja; pero, a veces, esto deja burbujas ocluidas.
- Contaminación en la composición del esmalte que causa defectos como puntos coloreados o descomposición.
Las burbujas pueden aparecer en diferentes fases del proceso de producción, dando como resultado defectos estéticos (cuando rompen la superficie) o grietas por falta de impermeabilidad. Por lo general, estos defectos se identifican durante la fase de control de calidad, y el producto pasa a la pila de rechazos. No siempre es fácil encontrar la causa, pero identificar la fuente de las fallas es importante para aplicar medidas correctivas que eviten nuevamente estos problemas.
Microscopios digitales versus microscopios estereoscópicos convencionales para controles de calidad
La microscopía industrial es un método de inspección que se usa para los controles de calidad en la cerámica esmaltada. Los estereoscopios o microscopios convencionales (aquellos con funciones motorizadas y de última generación) conectados a una cámara y con softwares adicionales pueden proporcionar a los fabricantes de cerámicas la mayoría de las herramientas requeridas.
Sin embargo, los avances en la tecnología microscópica han llegado a los microscopios digitales, cuya versatilidad es mayor en términos de funcionalidad de imagen, lo que elimina la necesidad de una cámara o el software de esta última. Un microscopio digital ofrece varias capacidades. Estas permiten al inspector en control de calidad recopilar la información necesaria para ejecutar adecuados análisis y evaluaciones de las fallas.
Métodos de observación: Varias opciones
Los microscopios digitales, como el microscopio DSX1000, suelen ofrecer cinco o más métodos de observación, lo que proporciona al inspector varias opciones de visualización para evaluar a fondo las fallas/defectos.
Campo oscuro: Uno de los métodos de microscopía más comunes debido a su iluminación incidente periférica. Uno de los beneficios de este método es su representación precisa del color. Normalmente es posible segmentar la iluminación para generar efectos sombra y contraste sobre la muestra.
Muestra esmaltada bajo observación de campo oscuro (izquierda) y el diagrama de la trayectoria óptica (derecha)
Campo claro: También conocida como iluminación coaxial, la técnica de campo claro consiste en la luz incidente y reflejada de la muestra que recorre la misma trayectoria óptica. La ventaja de este método es el alto poder de contraste que tiene para distinguir huecos y microporosidades en el esmalte.
Muestra esmaltada bajo observación de campo claro (izquierda) y el diagrama de la trayectoria óptica (derecha)
Oblicua: Es un tipo de iluminación coaxial donde se ilumina la muestra sólo a partir del 50 % de la trayectoria óptica. Esto provoca un efecto 3D y realza defectos y estructuras.
Muestra esmaltada bajo observación oblicua (izquierda y centro) y la trayectoria óptica (derecha)
MIX: Es una combinación de las técnicas de campo claro y campo oscuro. La observación MIX es útil para reducir el halo de los esmaltes brillantes.
Una muestra vidriada bajo observación MIX (izquierda) y el diagrama de la trayectoria de la luz (derecha)
Luz polarizada: Técnica en la que se usa un conjunto de polarizadores para satinar o eliminar el deslumbramiento no deseado de la muestra.
Muestra esmaltada bajo observación de luz polarizada (izquierda) y la trayectoria de iluminación (derecha)
Elegir la mejor opción de observación para satisfacer las necesidades de visualización es fácil con el microscopio DSX1000 gracias a su función única «Best Image» (Imagen óptima). El sistema muestra imágenes de la muestra usando cada técnica de iluminación y el operador debe hacer clic (o tocar) en la que prefiere.
Visualice el video a continuación para comprender el funcionamiento:
Técnicas complementarias de adquisición de imágenes
La fotografía, es decir, la adquisición de imágenes 2D, se usa de forma tradicional para documentar y analizar defectos en la cerámica. Mediante un sistema óptico convencional, esto generalmente implica conectar una cámara digital y software de control al microscopio. Sin embargo, los sistemas microscópicos digitales de hoy pueden adquirir imágenes 2D y 3D de alta calidad sin necesidad de ningún dispositivo adicional.
Para complementar las imágenes 2D, el microscopio DSX1000 ofrece la posibilidad de seleccionar otros tipos de técnicas de adquisición de imágenes:
Reconstrucción focal: Esta técnica crea una imagen compuesta 2D en la que solo aparecen los puntos focales de una muestra. La siguiente captura, que muestra una perforación en un esmaltado cerámico, es el resultado de imágenes, provenientes de diferentes planos focales, a través del apilamiento en Z. El eje de enfoque motorizado del sistema DSX1000 toma parte en la capacidad de ejecutar las reconstrucciones focales.
Perforación en el esmaltado reconstruida de forma focal
Procesamiento de imagen 3D: Basado en un principio similar a la reconstrucción focal, el procesamiento de imagen 3D da como resultado una imagen topográfica de la superficie capturada. Esta función permite al inspector de control/aseguramiento de calidad examinar minuciosamente la gravedad y las características de una falla.
Topografía 3D de una superficie esmaltada con fractura
Imagen panorámica: Se trata de una fotocomposición en los ejes XY. Con sólo presionar un botón, el microscopio DSX1000 puede adquirir imágenes mediante un amplio campo visual, alta resolución y la aplicación mosaico. Puede unir imágenes 3D para lograr una vista panorámica más grande.
Visualice el video a continuación para una demostración:
Esta función de imagen puede incluso combinarse con la reconstrucción focal o la adquisición 3D.
Imagen panorámica de una cerámica esmaltada (arriba). Esta imagen es el resultado de la aplicación mosaico a través de varias imágenes superpuestas (las secciones que se muestran a continuación)
Software avanzado de análisis de imágenes 2D y 3D
Las herramientas de software del sistema DSX1000 ofrecen análisis y medición de imágenes 2D y 3D avanzados, así como la detección y clasificación automática de burbujas. Cuando es necesario, estas características pueden acelerar el proceso de evaluación de fallas/defectos para que los inspectores de control de calidad se mantengan al día con las demandas de producción.
Medición de la altura 3D del perfil topográfico
Detección y clasificación automática de burbujas
Ventajas del microscopio digital DSX1000
Además de los cinco o más métodos de observación, la adquisición de imágenes 2D y 3D y las herramientas de imágenes avanzadas, las características del microscopio DSX1000 incluyen:
- Iluminación LED de larga duración
- Zoom óptico motorizado
- Amplia gama de objetivos con diferentes posibilidades de magnificación y resolución
- Estativo inclinable de alta capacidad (± 90 grados)
- Eje Z motorizado
- Platina XY mecánica o motorizada
Para conocer más detalles sobre el microscopio digital DSX1000, visite www.olympus-ims.com/microscope/dsx/.
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