TOMOGRAFIA INDUSTRIALE COMPUTERIZZATA

La tomografia computerizzata (Computer Tomography o CT) rappresenta la tecnologia più interessante in assoluto per i test non distruttivi (NDT - non-destructive testing).

Il termine tomografia è costituito dai termini greci tomos (taglio) e graphein (scrivere) e letteralmente significa “raffigurazione a sezioni o strati”.

Le origini della tecnologia TC di scansione risalgono agli anni Settanta.

La tomografia computerizzata è stata sviluppata da due ricercatori, Godfrey Hounsfield e Allan Cormack, che nel 1979 si sono aggiudicati, per le loro ricerche, il premio Nobel del settore fisiologia o medicina.

La TC era stata inizialmente progettata per analizzare il cervello umano, ma i campi di applicazione sono rapidamente passati anche al settore industriale e alla ricerca.

Per le applicazio­ni industriali ha conosciuto, in anni recenti, la sua maggiore diffusione nel­la ricerca dei difetti, nella misura delle dimensioni di parti non accessibili, nell’osservazione dei guasti e nell’analisi delle proprietà dei materiali come la distribuzione di densità.

Il Dataset ottenuto da una scansione TC permette al cliente di esaminare il campione di materiale, osservandone i difetti, eseguendo misure e individuando variazioni a livello di densità. Ingegneri, costruttori, ricercatori e scienziati possono così scoprire caratteristiche che non potevano prima essere esaminate senza distruggere l‘oggetto del test.

I dati ottenuti permettono di sviluppare nuovi materiali e nuove geometrie.

Un provino completo, inquadrabile in una sola scansione, consente di rilevare possibili difetti e contemporaneamente le dimensioni.

In passato tali scansioni e le successive fasi di elaborazione duravano diverse ore, a volte addirittura giorni; oggi, con i moderni sistemi hardware e software in commercio, scansioni e analisi sono disponibili in pochi minuti.

Fino a pochi anni fa le tomografie erano relative soltanto a singole “fette” ac­quisite e utilizzate solo in determinate posizioni per l’analisi finale.

Oggi la Tomografia CT per applicazioni industriali è diventata un metodo standard; grazie allo sviluppo costante dei sistemi informatici, oggi è possibile l’ispezione to­tale del volume richiesto, per esempio, nell’ispezione dei prototipi di getti in alluminio in campo aeronautico per il controllo dei motori di aerei.

Con l’introduzione della tomografia 3D è possibile attivare l’analisi automatica dei difetti e dello spessore delle pareti. L’immagine volumetrica offerta dalla CT sta diventando un importante strumento anche per le simulazioni e l’analisi agli elementi finiti.

I risultati ottenuti sono più affidabili se basati su dati acquisiti dall’oggetto fisico invece che sul modello CAD teorico.

Le industrie dell’auto e delle moto dove attualmente la radioscopia 2D è il sistema più adottato, es. Fonderie, controllo ruote in lega leggera,  e tutta la filiera dei componenti d'auto, mostrano un forte interesse per le nuove possibilità che la CT offre nel creare prodotti più sicuri, efficienti ed econo­mici.

Usando questa nuova tecnologia infatti è possibile ridurre il tempo che intercorre dallo sviluppo di un prodotto alla sua effettiva commercializzazione.

Altri campi d'applicazione della Tomografia Industriale 3D e rappresentata dai settori: Aerospace,  Elettronica, Scienze e nuovi materiali,  Pneumatici,  ecc.  

L’immagine radiografica è, di fatto, una rappresentazione in pianta dell’oggetto; pertanto non è possibile estrarre da essa nessuna indicazione in termini di profondità, a meno di non ricorrere a tecniche basate su due o più proiezioni, come abbiamo visto.

Nella radiografia medicale, l’esigenza di disporre della posizione della indicazione lungo la terza coordinata ha portato ad una tecnica, nota come Stratigrafia, che consentiva di rappresentare un solo strato del corpo, sfruttando principi di geometria proiettiva, con la rotazione o pendolazione del tubo radiogeno tutti i piani al di sopra o al di sotto di quello di interesse vengono esclusi.

Possiamo ritenere la tomografia lo sviluppo naturale della stratigrafia; essa consente di riprodurre non solo strati ma anche sezioni dell’oggetto ed effettuare elaborazioni tridimensionali (3D).

Quando si esegue una radiografia tradizionale di un qualsiasi oggetto, l’immagine visualizzata sulla pellicola è rappresentativa dell’assorbimento punto per punto subito dalla radiazione X nell’attraversarlo.

La misura in cui la radiazione viene assorbita dipende dallo spessore e dal coefficiente di assorbimento, a seconda del valore di tale parametro, la radiazione fuoriesce dal componente più o meno attenuata.

In definitiva la dose che impatta su ciascun punto del rivelatore sarà tanto maggiore quanto minore sarà stata la attenuazione lungo la traiettoria relativa a quel punto.

L’informazione così raccolta non tiene conto della profondità relativa dei diversi strati attraversati, nel senso che se la radiazione nel procedere dentro l’oggetto incontra prima una parete e poi una seconda parete produrrà sulla lastra un annerimento pressoché identico a quello che produrrebbe se le due pareti fossero in posizione inverse.

La lastra radiografica riproduce dunque la somma dei diversi livelli costituenti l’oggetto in esame, senza fornire alcuna informazione sulla loro posizione lungo la direzione di propagazione (proiezione in pianta).

Nel caso si volesse verificare all’interno di un componente un’eventuale cavità, la radiografia ci consente di individuarne la presenza, ma non ci fornisce alcuna informazione in merito alla sua profondità; per esempio, non è possibile stabilire se la cavità si trova in prossimità della superficie di ingresso oppure sul fondo; con una sola proiezione non è possibile stabilire a quale quota si trovi la cavità.

Per individuare la posizione della cavità attraverso una sola proiezione, sarebbe necessario individuare lo strato o il livello che la contiene, eliminando tutti gli altri strati in quanto, ai fini della sua individuazione, essi non aggiungono alcuna informazione.

Effettuando un'analisi con visione a “strato” o “taglio” viene attribuito il significato di “fetta” (slice), che corrisponde a quello che si potrebbe osservare dopo aver sezionato il componente in due parti asportando la parte al di sopra del piano di taglio.

Il principio su cui si basa la ricostruzione tomografica è quello di acquisire tante proiezioni dell’oggetto ad angolazioni diverse per creare, di fatto, la terza dimensione.