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Analisi automatica dei componenti costruiti con la stampante 3D per l'industria aerospaziale

Intervista a Reinhold Matthes; il collaudatore dei materiali nella gestione qualità alla Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH descrive la sua esperienza nell'utilizzo del sistema d'ispezione DM12000 M di Leica

I costruttori nell'industria aerospaziale sono alla continua ricerca di nuovi metodi di produzione innovativi per componenti di qualunque tipo. Pertanto le esigenze diventano sempre più complesse: i componenti devono corrispondere a precise caratteristiche, in termini di forma e peso e contemporaneamente la loro produzione deve risultare veloce ed affidabile. Negli ultimi anni viene sempre più utilizzata e testata la stampa in 3D, soprattutto la fusione a raggi laser. I risultati della stampa in 3D lasciano intravedere nuovi potenziali nell'industria aerospaziale, ma al contempo pongono nuove richieste sulla qualità del componente, ottenibile con questo nuovo metodo di produzione.

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Un'operatrice del collaudo dei materiali, intenta ad eseguire l'analisi di un componente in metallo, stampato in 3D. L'operatrice utilizza il sistema d'ispezione e revisione DM12000 M di Leica.

Reinhold Matthes, collaudatore dei materiali nella gestione qualità alla Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH descrive come l'utilizzo del microscopio per l'ispezione DM12000 M, soprattutto nell'analisi della porosità in componenti metallici stampati in 3D, consenta di valutare più rapidamente la qualità del prodotto.

Liebherr-Aerospace, azienda leader nella componentistica per l'industria aerospaziale, sviluppa, produce e offre assistenza per i sistemi di regolazione dell'aria, controllo di volo e azionamento, carrelli di atterraggio e trasmissioni per l'industria aerospaziale. Liebherr-Aerospace investe continuamente nella Ricerca e Sviluppo (R&S) per sviluppare nuove soluzioni da impiegare nelle generazioni future dei velivoli.


Potrebbe spiegarci quali analisi è in grado di eseguire la sua squadra con il sistema DM12000 M, per la certificazione della qualità dei componenti stampati in 3D?

Reinhold Matthes: Noi utilizziamo il microscopio per l'analisi automatica della porosità in campioni prodotti con la fusione a raggi laser. Questo sistema d'ispezione ci consente di analizzare automaticamente soprattutto i componenti in titanio.


Che livello di precisione riuscite ad ottenere con l'analisi automatica della porosità?

Reinhold Matthes: Noi posizioniamo fino a sei campioni, poi spetta all'operatore scegliere le zone da scansionare in una panoramica presente sul PC. Poi il software avvia l'acquisizione in serie e crea automaticamente le immagini corrispondenti che poi vengono analizzate in serie.

Un metodo di per sé molto semplice ed efficace. Il microscopio distingue automaticamente tra superfici chiare e scure, presenti sul campione. L'analisi si basa poi sull'osservazione delle singole parti della superficie e sulla distribuzione granulometrica dei pori.

A tale proposito il Sig. Frank, Application Specialist della Leica, ha programmato appositamente delle macro che eseguono esattamente le nostre necessità di misurazione.

Infine i nostri operatori controllano il protocollo. In questo caso prendiamo come valore di controllo il valore di grigio presente sullo sfondo. Esso consente di determinare in maniera semplice e veloce se il microscopio è stato impostato diversamente dallo standard. Se i valori destano qualche sospetto ricontrolliamo le misurazioni e le impostazioni del microscopio, in modo da poter lavorare in maniera molto sicura.


Ci può descrivere fino a che punto l'analisi automatica con il DM12000 M contribuisce a ottenere procedure più efficienti?

Reinhold Matthes: Prima l'analisi dei campioni avveniva esternamente. A volte ci volevano più settimane prima di avere i risultati, ciò ritardava parecchio lo sviluppo dei parametri di processo sulla stampante 3D.

L'analisi automatica di Leica ci ha permesso di ridurre notevolmente la durata del controllo qualità. Adesso, dalla preparazione dei campioni alla misurazione ci vogliono dalle tre alle cinque ore.

In sostanza quindi, abbiamo a che fare con un processo di produzione più veloce e con controlli di qualità efficienti.

Un ulteriore vantaggio è rappresentato anche dalla riduzione delle fonti di errore, grazie all'analisi automatica. Il sistema consente di eseguire misurazioni molto precise e ripetitive, poiché tutti i valori standard per la configurazione della misurazione, nonché le impostazioni del microscopio e della fotocamera sono stati fissati automaticamente nel protocollo. Ciò significa processi standardizzati e garanzia di uguali condizioni di acquisizione.

Quali criteri considera particolarmente importanti nell'acquisto di un microscopio? 

Reinhold Matthes: Uno dei criteri decisivi è il software che dovrebbe essere intuitivo, in modo tale che gli operatori riescano ad orientarsi velocemente, senza dimenticare determinati passaggi. Grazie alla programmazione delle macro, operata da Christoph Frank, Application Specialist della Leica Microsystems, è stato possibile impostare facilmente l'interfaccia utente, adattandola alle nostre esigenze. Le funzioni più importanti sono state evidenziate da pulsanti dedicati.

Se potesse creare il microscopio del futuro, quali funzioni dovrebbe avere per rendere il suo lavoro ancora più efficiente?

Reinhold Matthes: L'obiettivo è quello di automatizzare ulteriormente le attività di routine per consentire agli operatori di concentrarsi maggiormente sulle analisi più complesse. L'ideale sarebbe che l'ispezione dei campioni avvenisse in maniera completamente automatica, con il software che riconosce da solo il campione, lo mette a fuoco automaticamente, esegue l'analisi direttamente nell'immagine dal vivo e produce infine i risultati.


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