La evolución vertiginosa NDE 4.0 de Ruckus Composites: desde la tecnología básica para ensayos ultrasónicos hasta la personalización avanzada con ayuda de la IA

Cuánto más se aprende, mayor es el desarrollo.

P: ¿Qué impulsó por primera vez a Ruckus Composites a usar los ensayos por ultrasonido convencional (UT)?

Shawn Small: Probablemente, hace 8 o 9 años, comencé a estudiar las técnicas de inspección para materiales compuestos (o composites), con el fin de saber lo que podía hacerse y acabe enfocado en el ultrasonido. Hasta ese momento, habíamos probado la termografía flash y la interferometría de cizallamiento láser, y todo tipo de soluciones híbridas; pero, se deseaba algo más definitivo. Y, parece ser que el ultrasonido es realmente el único método coherente que he encontrado.

No obstante, en aquel entonces, se tenía un presupuesto mucho más bajo dado que éramos una empresa mucho más pequeña. El medidor de espesor 45MG por ultrasonido convencional era lo único que podíamos permitirnos en ese momento, por lo que fue una excelente pieza de entrada. Aún lo tenemos, como también un medidor 38DLP™, que es una versión un poco más grande. Sinceramente, siguen siendo geniales. Son fáciles, automáticos y simples. Es posible configurar uno de estos instrumentos y dárselo a un técnico principiante, para que pueda capturar los datos que necesita rápidamente. 

Cuando estos instrumentos son desembalados por primera vez, se sabe que están dedicados a la medición de espesores, pero algunos de sus complementos los convierten en máquinas bastante útiles. Y, lo mejor, es que todavía podemos usarlos; e incluso detectar defectos con ellos. No son tan completos a ese nivel, pero es posible aceptar o rechazar algún área que haya sido determinada como dañada.

P: ¿Qué motivó a Ruckus a elegir un instrumento de ultrasonido multielemento (Phased Array, PA) OmniScan™ SX? 

Shawn: Sabíamos que queríamos algo más sólido, y que deseábamos pasar a la tecnología Phased Array. Descubrimos muchos beneficios al migrar a dicha unidad. Afianzó nuestra confianza en los hallazgos que reportábamos. Y, esto es uno de los aspectos más fáciles. Otra cosa es cuando hay la posibilidad de grabar muchos más elementos, con una resolución tan alta, que permiten realmente comprender mucho mejor lo que sucede con la estructura compuesta.

Interpretación de datos PA vs. datos A-scan de un ensayo ultrasónico
Una forma de onda (A-scan) es útil; y, si se sabe cómo leerla, es posible obtener buenos datos a partir de ella. Pero, también, se requiere mucho trabajo y experiencia para llegar a entender el ancho, la altura y la profundidad de un pico: ¿qué representa o qué está representando dada la estructura? El sistema Phased Array que, en cambio, nos brinda una visión de base más científica, nos permite comprender realmente los modos de los daños. Con una resolución tan alta, otorga una visión más completa de lo que se está viendo. También es mucho más rápido ejecutar los escaneos con una unidad Phased Array que con una sonda monoelemento.

P: ¿Por qué no pasó directamente al detector de defectos OmniScan™ X3, nuestro instrumento PA de mayor rendimiento? 

Shawn Small: Probamos un detector de defectos OmniScan X3 antes de comprar nuestro OmniScan SX. Obviamente, si pudiera retroceder en el tiempo, habría comprado la unidad X3 en su momento. Pero, ofrecía mucho más de lo que se podía costear en ese entonces. Iba a ser como zambullirse hasta el fondo de una piscina con un millón de funciones. Entonces, el SX fue un buen trampolín. Pero, realmente, éste todavía cubre el 95 % de lo que se le solicita. Adquiere buenos datos Phased Array. Nos permite obtener las representaciones y hacer todo lo que necesitamos. Y, si comparamos, puede que simplemente esté un poco más viejito... Honestamente, todavía apreció mucho el SX. Es una máquina portátil pequeña y liviana, por lo que ofrece muchas ventajas. Lo mantenemos disponible y mi personal lo usa.

P: ¿Cómo ha cambiado su forma de proceder al contar con un instrumento Phased Array?

Shawn Small: Nos abrió las puertas al mundo del escaneo automatizado. Hoy por hoy, existen bastantes maquinas automatizadas portátiles y, con tan sólo conectarlas a la unidad Phased Array, primero con el SX o ahora con el X3, dejo que todas esas grandes representaciones C-scan sean adquiridas ¡lo cual es increíble! Este nuevo proceder brinda una gran oportunidad a nivel del escaneo automatizado, ya que ahorra casi una vida. Ahora, simplemente presiono el botón Aceptar en mi unidad y dejo que escanee durante dos horas seguidas; al regresar puedo ver los datos C-scan adquiridos. Hasta el momento, creo haber escaneado uno miles de kilómetros de tubos de fibra de carbono.

P: ¿Qué configuraciones de ultrasonido multielemento (Phased Array) usa para inspeccionar los materiales compuestos?

Shawn Small: Se usa una serie de sondas diminutas de alta frecuencia. Todo lo que se escanea aquí es minúsculo, y resulta engorroso. Por tanto, se usan las sondas más pequeñas y disponibles de Evident y las redes de sensores de 5 milímetros por 5 milímetros para estas pequeñas sondas de dieciséis elementos. 

Muchas de las cosas que se escanean miden sólo un pie por un pie o, medio metro por medio metro, con una superficie compleja y curvas cerradas. En tal caso, introducimos la pieza en una máquina CNC y hacemos nuestras propias suelas (zapatas) de retardo que son esculpidas y mecanizadas para llegar a algunos puntos realmente raros.

Principalmente, usamos sondas de 10 MHz para todo. El paso más cerrado parece funcionar muy bien. Nos brinda los datos de alta resolución que necesitamos para observar la porosidad o los huecos en los composites.

P: ¿Cuál fue el momento clave del cambio? ¿por qué Ruckus Composites decidió que era hora de pasar a un OmniScan X3? 

Shawn: La razón n.º 1 fue el formato de archivo NDE. El software OmniPC™ es bueno, cumple su propósito. Permite que mil personas diferentes vean mil cosas diferentes de forma genérica. No obstante, el cambio hacia el formato de archivo .nde nos permitió ejecutar investigaciones y análisis de una manera que antes no era posible. Había toda clase de análisis que deseábamos hacer; pero, para el tipo de empresa que somos, el formato de archivo representaba un obstáculo. Tras la exportación de los datos a Excel, uno ya no avanzaba. Excel está bien, pero cuando se tratan tantas capas en una estructura de archivo de datos Phased Array, simplemente esto deviene imposible. Empezábamos a sentirnos limitados. Ya que, en cuestión de automatización, no nos estábamos dando la oportunidad de ir más adelante a través de un análisis más profundo.

Pero hoy, gracias al formato de archivo NDE, podemos escribir todas nuestras estructuras software para lanzar análisis automatizados masivos. Ahora, cuando se lleva a cabo un escaneo automatizado a través de kilómetros en tubos, no me preocupo. Simplemente, dejo que el PC haga su trabajo. Éste pone en manifiesto las regiones de interés antes y después del evento; es decir, si hay una indicación, se emitirá el mensaje: «¿Esto está dañado?», para lo cual se cargan simplemente los dos archivos, se presiona comparar y las regiones de interés aparecerán resaltadas. No voy a decir que es la perfección absoluta, pero la intención es que funcione, al menos en lo referente al software.

P: ¿Qué tan fácil fue la transición para personalizar su análisis de datos mediante los lenguajes de programación del formato de archivo .nde (HDP5 y JSON)? 

Shawn: En ciertos grupos, los técnicos usan formatos masivos como éste todo el tiempo; p. ej., en un mundo basado en Linux de código abierto, los examinan y dicen «sí, esto no es un problema». No saben qué significan los datos, pero en cuanto los abren y manipulan, pueden tener algo listo y funcionando en 20 minutos. Yo, cuando uso ChatGPT para crear mi propio software, puedo generar un borrador de software de análisis en aproximadamente 30 segundos. 

Al pedir que «me ayude a analizar un tipo de piezas a través de un grupo de datos», éste proporciona información genérica bastante buena. Y es que, al final del día, se trata sólo de analizar datos, datos numéricos con respecto a la energía, datos de ubicación y regiones de la energía. No es lo ideal, pero funciona correctamente como para al menos poner las cosas en marcha. No puedo escribir un software, pero puedo contar en la IA para hacerlo.

«No puedo escribir un software, pero puedo contar en la IA para hacerlo».

P: ¿Cómo prevé aprovechar esta nueva flexibilidad para potenciar los objetivos de Ruckus Composites?

Shawn: Estamos intentando emplearla para ampliar nuestras oportunidades a nivel de la reparación, ya que es uno de los mercados de mayor progresión en la industria de los materiales compuestos. La reparación de infraestructuras es un gran tema, especialmente porque la industria automotriz también se interesa cada vez más a los materiales compuestos. A nivel mundial, aún el mercado se encuentra en la punta del iceberg.

En el sector automotor, de seguro se requerirá una enorme cantidad de expertos y máquinas: quizá para los diagnósticos in situ o para cada taller de reparaciones; ¿quién sabe? En nuestro caso, es como mirar una bola de cristal y preguntarnos qué nos depara el futuro a medida que nos adentramos cada vez más en el campo especializado de los ensayos no destructivos (END) de estructuras hechas con materiales compuestos.

¿Qué nos depara el futuro? No estoy completamente seguro. La industria de los materiales compuestos (o composites) todavía está en una etapa muy joven. Se trata de ver el mejor camino que debe tomarse; ya que la ciencia de los materiales está cambiando muy rápido. Por lo tanto, continuaremos ampliando nuestras capacidades en ciencia de los materiales. Realmente, me encanta este ámbito y poder comprender las fuentes que generan los daños.

P: ¿Cree que este deseo de aprender es la fuerza que propulsa la rápida progresión tecnológica de su empresa?

Shawn: Cuando uno se la pasa recomponiendo, pero ya no es posible, es necesario decirse que es tiempo de probar una nueva solución para ver los beneficios que aporta. Esta progresión se experimenta naturalmente en aquellas personas que les gusta aprender y seguir creciendo, como es mi caso.

En Ruckus, hubiéramos podido detenernos hace años con el medidor 45 MG y permanecer en un rincón bajo el mando de «esto es lo que hacemos». Pero, esta evolución es innata en aquellas personas interesadas en el mundo y, en este contexto, la ciencia de los materiales. El OmniScan X3 nos revela lo desconocido.

P: ¿Por qué es tan importante explorar los aspectos desconocidos de los materiales compuestos a través de su investigación? 

Shawn: Nos encanta investigar los materiales compuestos, ya que son una especie de nueva frontera en la ciencia de los materiales. No hay que olvidar que existen ya desde hace 70 años, pero no hay mucha información acerca de ellos. No se sabe cuáles son los modos de daño; no se sabe realmente qué está pasando desde el punto de vista de los defectos de fabricación. 

Los materiales compuestos son sin duda transformadores, ya sea para los objetivos de la energía verde, infraestructurales, aeroespaciales o de automoción. Pero, todavía hay mucho que aprender; por tanto, este formato de archivo nos permitirá empoderarnos de alguna forma con una comprensión del material más profunda. Llevar a cabo análisis ultrasónicos centrados en la investigación es un avance importantísimo para la comunidad científica de los materiales. Realmente creo que ofrece la oportunidad de acceder a una comprensión más profunda sobre los modos de defectos en los materiales compuestos (o composites) y construir un mejor mañana más seguro.

Conocer más acerca de la Investigación de la empresa Ruckus Composites. 
 

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