Abbiamo progettato e personalizzato sensori per decenni in modo da creare soluzioni in grado di soddisfare le specifiche esigenze dei clienti. Ad oggi abbiamo sviluppato le competenze per testare i sensori di nuova progettazione direttamente sul luogo dell'applicazione, in modo da assicurare che le nostre soluzioni soddisfino le esigenze dei clienti.
La progettazione del sensore richiede un'alta specializzazione, spesso in supporto delle delicate ispezioni in ambito commerciale e militare che richiedono riservatezza e personale specializzato. Il nostro team di esperti per la progettazione dei sensori include degli specialisti del prodotto, che sviluppano e gestiscono applicazioni, oltre a ingegneri per lo sviluppo, i quali complessivamente hanno 100 anni di esperienza nel campo dei sensori.
Il nostro team è specializzato in soluzioni di sviluppo mediante tecnologie avanzate: ultrasuoni convenzionali (UT), ultrasuoni phased array (PA), eddy current (EC) e controlli per materiali compositi. Supportiamo i clienti in tutti i settori industriali, inclusi quelli di produzione energetica, oil & gas, trasporti (automotive, treni e aerospaziale) e produzione.
Ad oggi il nostro team ha sviluppato e prodotto 25 000 sensori personalizzati mediante numerosi strumenti avanzati:
- Tornio CNC
- Produzione additiva/stampa 3D
- Strumento di misura per coordinate FaroArm®
- Software di simulazione NDT CIVA
- Ovviamente bisogna aggiungere la nostra gamma completa di rilevatori di difetti e strumenti di ispezione di materiali compositi
Modalità di gestione delle complesse problematiche delle applicazioni
I clienti in genere ci richiedono delle soluzioni personalizzate dopo che non hanno ottenuto i risultati desiderati attraverso delle soluzioni pronte all'uso. Necessitano assistenza per gestire problematiche di diverso tipo come: limiti in termini di spazio e dimensioni; forme complesse delle componenti; materiali di difficile ispezione; brevi tempi del ciclo di ispezione; requisiti più rigorosi per l'imaging e le misure.
Un progetto personalizzato inizia con il ricevimento di una richiesta inviata dal cliente con la descrizione della problematica. Per facilitare il processo di sviluppo, se necessario, richiediamo al cliente dei campioni con le informazioni dei difetti. Innanzitutto i nostri esperti effettueranno dei test approfonditi su questi campioni con le tecnologie esistenti per comprendere cosa sia necessario per gestire l'applicazione. Insieme collaboreranno con i clienti per sviluppare una soluzione conforme ai limiti imposti dai requisiti di ispezione. Questo prevede la proposta della sonda, apparecchiatura, scanner e/o strumento indicati per l'applicazione, oltre alla possibile soluzione personalizzata sviluppata. Il cliente riceverà un report e sarà pianificato un incontro di approfondimento in persona o virtuale.
Misure in risposta al COVID-19
Nel quadro delle misure in risposta al COVID-19 abbiamo previsto delle dimostrazioni virtuali live delle nostre soluzioni.Abbiamo programmato di continuare a offrire questo servizio a beneficio dei nostri clienti, i quali possono assistere anche a una presentazione live dei nostri strumenti e perfino all'ispezione di componenti mediante le comuni piattaforme di condivisione (Microsoft Teams, Skype for Business, WebEx e TeamViewer). Visto che consideriamo la sicurezza un aspetto importante, mettiamo a disposizione un account speciale di Transmission Control Protocol (TCP) per la gestione delle informazioni in base al Regolamento sul traffico di armi (ITAR - International Traffic in Arms Regulations); sono incluse un'email crittografata e delle soluzioni Microsoft per instaurare con i clienti delle relazioni in condizioni di sicurezza.
Dalle soluzioni personalizzate a quelle ordinarie: Sviluppo stimolato dalle sfide
Sapevate che la nostra sonda array flessibile pronta all'uso ha preso origine da una soluzione personalizzata? Sebbene sia attualmente usata in modo diffuso per l'ispezione di raccordi di tubazioni, lo stimolo per il loro sviluppo è derivato da un cliente che necessitava un sensore phased array che fosse in grado di gestire le diverse forme delle componenti in polimeri rinforzati con fibre di carbonio (CFRP) del settore aerospaziale.
Risoluzione dei problemi derivati dalle forme complesse
Risulta complicato eseguire un'ispezione a ultrasuoni a alta risoluzione di forme complesse caratterizzate da variabilità. Per ispezionare queste componenti mediante delle sonde a ultrasuoni convenzionali, bisogna tenerle perpendicolari alla superficie della componente per ogni punto di acquisizione dei dati. Questo processo di ispezione è più lento ed è facile mancare il rilevamento di difetti tra i diversi punti di acquisizione. La tecnologia di controllo degli ultrasuoni phased array (PAUT) permette una veloce scansione a alta risoluzione di ampie aree, tuttavia le sonde phased array convenzionali sono rigide e non possono adattarsi alle variazioni di forme delle componenti.
Questo tipo di ispezione è migliorata e semplificata mediante una sonda array flessibile che si adatta alle forme, in modo che gli elementi rimangano perpendicolari alla superficie durante l'ispezione. Questa eccezionale funzionalità riduce la necessità di esecuzione di piani di scansione complessi, incrementa la copertura di ogni scansione, semplifica l'interpretazione dei dati e riduce le esigenze strumentali per completare un'ispezione.
Sviluppo di una nuova sonda
È stata eseguita un'analisi iniziale per convalidare le attuali tecniche ultrasonore usate per l'ispezione delle curvature di componenti CFRP, inclusi i trasduttori a singolo elemento (UT) e le sonde a immersione curve phased array (PA). Il test è stato completato mediante un campione di riferimento in CFRP con due parti piane e una curva con raggio di curvatura di 25 mm.
Prima fase: Convalida della corrente metodologia di ispezione a ultrasuoni
La Figura 1 mostra la sonda UT accoppiata alla curvatura e orientata perpendicolarmente alla curvatura interna per l'osservazione dell'eco di fondo. Notare che l'ispezione è molto sensibile all'orientazione e il rilevamento di difetti noti potrebbe essere mancato da un utente inesperto.
Figure 1 – Sonda UT accoppiata alla curvatura del campione in CFRP
La Figura 2 mostra l'A-scan e il B-scan, i quali sono stati sottoposti a encoding per la lunghezza della componente. Sono stati rilevati due difetti (cerchiati in rosso), dove la perdita di riflessione dell'eco di fondo e il riflettore appaiono temporalmente più vicini.
Figure 2 – Scansione UT su un campione in CFRP con le risultanti schermate A-scan e B-scan
Seocnda fase: Convalida della metodologia di ispezione della sonda phased array curva
I test con sonde phased array a immersione curve implicano delle operazioni più complicate di configurazione e acquisizione dei dati. Per posizionare meccanicamente la sonda array per un percorso dell'acqua specifico e un'orientazione relativa alla curvatura è stato necessario l'uso di un supporto della sonda. La Figura 3 mostra la configurazione prima dell'immersione in una vasca d'acqua.
Figure 3 – Sonda array curva e concava da 25 mm su un supporto posizionato per ispezionare la curvatura di un campione in CFRP
La Figura 4 mostra l'A-scan, il B-scan e il C-scan acquisiti mediante la sonda curvata concava. Durante la configurazione del test si sono presentate diverse difficoltà come la scelta del percorso dell'acqua, il rilevamento della riflessione dell'eco di fondo e la misura dei difetti. Nel B-scan, il riflettore da 12,7 mm (0,5 in.) è allungato in funzione del percorso dell'acqua e dell'apertura virtuale (numero di elementi) scelti. L'area di copertura inoltre varia significativamente con il percorso d'acqua, la profondità focale e la dimensione dell'apertura.
Figure 4 – Dati di ispezione per una sonda array curva e concava da 25 mm
La soluzione personalizzata: Una sonda array flessibile
Come precedentemente indicato, con l'aumento della complessità delle forme deve essere usata una sonda di dimensioni molto ridotte per ispezionare ogni piccola parte di una componente CFRP alla volta. In base ai risultati di analisi mediante i metodi di ispezione phased array per componenti curve e UT convenzionali, il team ha progettato e creato una sonda array flessibile per fornire un modo veloce per rappresentare graficamente aree curve.
La sonda phased array flessibile Olympus
Terza fase: Test di resistenza della struttura della sonda flessibile
Prima di ispezionare le componenti CFRP con la sonda flessibile array sono stati testati i suoi limiti alla flessibilità concava e convessa. In ogni test, la sonda è stata piegata attorno a una componente con diametro noto e, in seguito, si è provveduto a verificare che la sonda non presentasse alterazioni. La Figura 5 illustra la flessibilità concava di una sonda attorno a un campione di misura da 12,7 mm di diametro senza che la sonda risulti alterata.
Figure 5 – Flessibilità concava di una sonda array mediante un campione di misura da 12,7 mm di diametro
La Figura 6 mostra la flessibilità convessa di una sonda array (elementi rivolti verso l'esterno) attorno a un campione di misura da 40 mm di diametro senza che la sonda risulti alterata.
Figure 6 – Flessibilità convessa di una sonda array mediante un campione di misura da 40 mm di diametro
Questi test hanno permesso agli ingegneri di definire i limiti per un utilizzo in sicurezza della sonda array flessibile Piegare ulteriormente la sonda array ha causato la perdita di sensibilità dei singoli elementi e lo strappo del materiale della lingua
Quarta fase: Analisi dei risultati di ispezione della sonda array flessibile
Il test di resistenza alla flessibilità ha provato che la sonda potrebbe essere usata nella sua posizione piegata concava con il diametro esterno del raggio di curvatura da 25 mm della componente in CFRP. La Figura 7 mostra la configurazione per l'ispezione della componente in CFRP con la sonda array flessibile mantenuta in contatto con il raggio di curvatura da 25 mm.
Figura 7 – Sonda array accoppiata alle parti piane e alla parte curva con raggio di curvatura da 25 mm di un campione in CFRP
La Figura 8 mostra i dati acustici A-scan, B-scan e C-scan acquisiti con la sonda array flessibile. I vantaggi di questa ispezione includono: completa copertura della curvatura, precise misure dei difetti e semplice configurazione meccanica. Nel B-scan, i risultati per il riflettore di 12,7 mm si sono rivelati solo leggermente oltre la misura corrente (15,9 mm), la quale è stata molto più precisa rispetto alla sonda ad immersione concava. L'area di copertura è risultata molto più ampia e i dati erano molto più facili da comprendere visto che i risultati hanno incluso una parte della prima parte piana, la parte curva e la seconda parte piana della componente.
Figura 8 – A-scan, B-scan e C-scan relativi a una sonda multi-elemento flessibile con rilevamento di un difetto in una componente in CFRP
Flessibilità oltre l'ispezione CFRP
La nostra valutazione dei tre metodi di ispezione (sonda UT a singolo elemento, sonda PA curva a immersione e sonda array flessibile) hanno determinato che la sonda array flessibile si è rivelata la più facile da applicare e ha fornito i dati più precisi. La sonda array flessibile è pratica per l'ispezione a contatto a basso volume attraverso praticamente qualsiasi rilevatore di difetti Olympus.
Sono emersi velocemente i vantaggi della sonda offerti in altre applicazioni, come nel caso dell'ispezione di raccordi di tubazioni. La capacità della sonda di generare dati C-scan può risultare utile per gli utenti per quantificare rapidamente gli effetti della corrosione in un'area, con un risparmio potenziale in termini di tempo e costi per i clienti.
Figura 9 – Lo scanner FlexoFORM™ integra nella sua struttura la sonda array flessibile
Il risultato è lo scanner FlexoFORM™, il quale utilizza una sonda array flessibile per eseguire un'ispezione di corrosione su raccordi a gomito delle tubazioni. La soluzione integra una sonda flessibile con passo da 1 mm, 7,5 MHz e 64 elementi con un'altezza di 7 mm posizionata su uno zoccolo a acqua. Lo zoccolo a acqua permette un eccellente accoppiamento su forme complesse e contribuisce a proteggere la sonda. Ha dato prova di essere una soluzione rapida e conveniente di ispezione per raccordi a gomito di tubazioni.
Per il momento queste rappresentano le sole soluzioni array flessibili nella nostra linea di prodotti, tuttavia le possibilità applicative su componenti in CFRP, componenti in plastica (come l'HDPE, polietilene a alta densità) e altri tipi di componenti a forma complessa sono incoraggianti per ulteriori sviluppi.
Per comunicare con i nostri esperti del team di progettazione dei sensori in merito alle vostre applicazioni speciali, compilare il modulo Richiesta di informazioni sulla progettazione di sonde e zoccoli phased array personalizzati o contattarci direttamente.
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