Diagnostica non distruttiva integrata in aerospace con Gilardoni e HexagonERT

Gilardoni, azienda fondata nel 1947 a Mandello del Lario (Lecco) con forti competenze nei raggi X e nel campo degli ultrasuoni utilizzati per controlli non distruttivi, ed Hexagon hanno collaborato per dar vita a una soluzione innovativa e integrata per la diagnostica industriale non distruttiva nel settore aerospaziale, integrando due sistemi di misura mediante tomografia e scanner laser in un’unica macchina, ottimizzando l’analisi dei difetti. L’utilizzo del software Volume Graphics, standard della categoria, complementa la soluzione attraverso l’analisi e l’elaborazione dei dati ottenuti.

Nel settore aerospaziale, la precisione e l’affidabilità sono essenziali. I componenti critici, come quelli utilizzati in questo campo, devono rispettare tolleranze estremamente strette e una qualità elevatissima. Il controllo di qualità, in questo contesto prevede, oltre che il tradizionale controllo dimensionale esterno anche il rilevamento e l’analisi della qualità interna del componente. I difetti all’interno dei pezzi non sono ovviamente visibili dall’esterno ma la loro individuazione è fondamentale per garantire che il prodotto finale rispetti gli standard di sicurezza e affidabilità richiesti.

La macchina tomografica attraverso l’uso dei raggi X, da sola non è sufficiente a rilevare eventuali distorsioni geometriche presenti sulla superficie esterna. In tutti questi casi si deve sopperire alla mancanza di quest’informazione affiancando, al controllo attraverso i raggi X, una scansione effettuata tramite strumenti di metrologia. Fino ad oggi non era ancora disponibile un sistema integrato che combinasse la potenza della tomografia computerizzata (TC) con strumenti di misura 3D integrati nella stessa macchina. Questo approccio ‘olistico’ garantisce una visione precisa e accurata dei difetti interni ed esterni, identificando eventuali difetti ed errori geometrici.

È precisamente quanto ha realizzato Gilardoni che, grazie a un lavoro congiunto con i professionisti Hexagon, si è assicurata che i diversi strumenti tecnologici lavorassero insieme in modo sinergico, per soddisfare le alte aspettative del cliente. Lavoro congiunto che ha portato alla soluzione di integrare tomografia, scansione laser e software per ottenere la massima precisione possibile.

“Come di prassi, al fine di identificare difetti interni e strutturali nei materiali e nei componenti utilizzati, le società aerospaziali si affidano ai controlli a raggi X come tecnica di ispezione non distruttiva”, racconta Alfredo Riva, sales manager – NDT Division in Gilardoni. Grazie a questi controlli si ottengono informazioni dettagliate sulla qualità interna dei materiali, assicurando che siano privi di difetti critici.

“Per un importante cliente del settore, abbiamo pensato che fosse necessaria una nuova soluzione altamente innovativa che integrasse hardware e software per un controllo di qualità completo e preciso”, prosegue Riva.

Il fulcro di questa nuova soluzione è rappresentato dal PrimeScan Hexagon, uno scanner ottico di elevata potenza e precisione. Questo dispositivo utilizza una tecnologia a luce strutturata per ricostruire con accuratezza la forma esterna dei componenti. La sua funzionalità si integra perfettamente con l’analisi condotta tramite raggi X, che consente di penetrare nel materiale per esaminare gli aspetti interni del pezzo. La combinazione di queste due tecnologie offre una visione complessiva e dettagliata: non solo è possibile identificare e misurare i difetti interni, ma si ha anche la capacità di ricostruire con precisione la geometria esterna del componente.

È fondamentale durante l’esame radiologico tenere il componente analizzato ben fermo. Il prodotto realizzato da Gilardoni consente proprio di scansionare il pezzo mantenendolo sempre nella stessa posizione, in questo modo è possibile utilizzare lo stesso set di dati ed effettuare sia una scansione tomografica che una scansione ottica. “Tuttavia, implementare lo scanner all’interno della cabina radioscopica è stato un lavoro estremamente complesso – spiega Mauro Dell’Oro, technical manager – NDT Division in Gilardoni -. Abbiamo dovuto integrare la possibilità di muovere il sensore su tre assi, poiché per scansionare pezzi complessi è necessario poter salire, scendere e inclinare il sensore al fine di catturare ogni dettaglio”.

“Inoltre, poiché il PrimeScan è collocato all’interno della cabina che sprigiona i raggi X, abbiamo affrontato un’altra sfida: i raggi X possono interferire con il funzionamento dello scanner e danneggiarlo – continua Dell’Oro -. Per risolvere questo problema, abbiamo creato un box piombato all’interno della cabina. Una volta completata la scansione ottica, il PrimeScan si posiziona e va per così dire a riposo all’interno di questo ‘sarcofago’ piombato, in modo da proteggere lo strumento durante la scansione tomografica“.

Tutti i dati raccolti dalle scansioni effettuate con entrambe le tecnologie vengono quindi analizzati attraverso il potente software Volume Graphics (VGStudio), che dal 2020 è parte integrante di Hexagon. Questo software è progettato per gestire l’intero flusso di lavoro, dalla ricostruzione precisa di serie di dati volumetrici tridimensionali, utilizzando le immagini acquisite dallo scanner CT, fino alla visualizzazione in 3D e 2D e alla creazione di animazioni di grande impatto visivo.

Dal punto di vista software, il grande vantaggio è quello di avere in un unico ambiente, VG appunto, le informazioni provenienti da due sistemi di misura/acquisizione diversi, ma in questo caso complementari. Infatti, laddove le informazioni circa la superficie esterna sono mancanti o poco precise interviene lo scanner esterno. Entrambe le scansioni, già allineate, vengono così processate all’interno di VG come se provenissero da un unico sistema. Sarà quindi possibile effettuare report di misura personalizzati contenenti informazioni circa sia l’interno (CT Gilardoni) che l’esterno (Primescan Hexagon) facilitando enormemente il processo di controllo.

La macchina sviluppata, già brevettata, è progettata con un focus particolare sulla sicurezza: i raggi X sono confinati all’interno di una cabina protetta, eliminando qualsiasi rischio per l’ambiente esterno e garantendo un’operatività sicura per gli operatori e per l’ecosistema circostante.

Per dimostrare l’efficacia del progetto, Gilardoni ha quindi condotto una serie di test, producendo report dettagliati inviati al cliente, che mettono in luce la netta superiorità delle analisi e delle misurazioni effettuate attraverso la ricostruzione tomografica associata alla scansione ottica rispetto all’esecuzione delle stesse analisi separatamente. La macchina realizzata è già stata consegnata al cliente ed è attualmente operativa in uno stabilimento del centro Italia. La collaborazione tra Gilardoni ed Hexagon ha dato vita anche alla realizzazione di una seconda macchina, attualmente in Brasile. Questa nuova applicazione si rivolge al settore automotive, dove la tecnologia combinata di tomografia e scansione ottica è utilizzata per identificare difetti o imprecisioni nei dischi freni delle automobili.

“L’incidenza delle soluzioni tomografiche all’interno della nostra gamma produttiva è molto alta: circa il 70% degli impianti che realizziamo include la parte di tomografia – precisa ancora Riva -. Per noi la tomografia rappresenta un ‘plus’, un add-on: le nostre macchine potrebbero essere utilizzate anche senza questa funzione, ma la richiesta di integrazione è sempre più frequente. Le motivazioni sono diverse: da un lato i clienti finali la richiedono ai nostri clienti per motivi di certificazione o rispetto di specifiche tecniche; dall’altro, l’utilizzo di uno dei software di tomografia più avanzati sul mercato – Volume Graphics – rappresenta un vero valore aggiunto. Il nome Volume Graphics oggi, nel mondo dei controlli tomografici, è uno dei più importanti – se non il più importante”.

La partnership tra Gilardoni e Hexagon rappresenta una collaborazione consolidata nel tempo. In questo progetto specifico, Hexagon ha giocato un ruolo fondamentale nel garantire il successo del manufatto, offrendo una combinazione efficace di soluzioni hardware e software, grazie al suo ampio portafoglio tecnologico. Oltre al legame tecnologico le due aziende sono affini anche nei valori che portano avanti. Gilardoni si distingue ad esempio per il suo impegno verso la sostenibilità, non solo dal punto di vista ambientale, ma anche in termini di formazione e sensibilizzazione delle nuove generazioni. Già da anni, l’azienda è impegnata a sensibilizzare i giovani, offrendo corsi di formazione e visite aziendali.

“Questo impegno è radicato nella filosofia del fondatore Arturo Gilardoni, che ha sempre promosso la divulgazione scientifica e la formazione continua – racconta Elisa Elia, tomography staff, museum management & communication marketing Gilardoni -, e quest’anno la vincita del premio Sustainability Award nella categoria TOP ESG Leaders for Peace è un riconoscimento di cui andiamo particolarmente fieri”.

Inoltre, Gilardoni si sta preparando per rispondere alle esigenze dell’Industria 5.0, che punta a ridurre le emissioni e migliorare il risparmio energetico. L’azienda sta investendo in tecnologie che ottimizzano l’efficienza, come la ricerca di componenti che prolungano la durata delle batterie o migliorano il risparmio energetico nei dispositivi, riducendo così l’impatto ambientale complessivo. Questo approccio sostenibile è presente in tutte le fasi dello sviluppo dei prodotti, contribuendo a creare soluzioni innovative che rispondano alle mutevoli esigenze dei clienti.