Aplicaciones 1

 

Este es quizás el  Post# más abierto que se pueda escribir y cuando digo abierto me refiero a que otra persona puede tener una visión muy distinta de las aplicaciones específicas a las que deberíamos referirnos o sobre las cuestiones que tendríamos que hablar.

Una lista resumida de aplicaciones podría ser , detección de porosidades o defectos internos en una pieza , verificación de la estructura de la pieza , medición metrológica , verificación de espesores e ingeniería inversa . Esta lista es muy parcial y simple.

 

Vamos a empezar por el caso más extendido, detección de porosidades.

<![if !vml]><![endif]>El problema de las porosidades es un mal endémico de las piezas realizadas por inyección , ya sea en materiales plásticos o de cualquier clase de metal. Hay una gran variedad de tipología en cuanto a porosidades , tanto la utilización de los rayos X 2D como el caso de la CT para el análisis de porosidades es muy adecuado , que hay una gran diferencia entra la absorción debida al aire que representa el poro y la absorción del material de que se trate , lo que dará lugar a un buen contraste del poro en la imagen, pudiendo ser detectado y dimensionado correctamente. La ventaja de la CT en este análisis es que nos permite localizar  un poro y su situación dentro de la pieza , además de poder discriminar entre diferentes tipos de poros .

Por otro lado si solo necesitamos evaluación 2D  esto es mucho más rápido , y si con esto basta, su potencia para la producción es muy grande .

 

Voids en soldaduras ( BGAs)

 

<![if !vml]><![endif]>Las BGAs tienen una particularidad, los puntos de contacto del circuito con la PCB son bolas de estaño distribuidas en su cara inferior.  La superficie de distribución de los pines es mucho mayor y esto aporta muchas ventajas al dispositivo , pero también hay desventajas por ejemplo la necesidad de explorar por medios no ópticos las soldaduras. Por lo que para verificar el estado de adherencia o inspección se hace necesario utilizar la técnica de rayos X. En este tipo de soldadura podemos encontrar , porosidades , cortocircuitos , ausencia de bolas , o falta de contacto , es difícil encontrar soldaduras sin fundir totalmente .

<![if !vml]><![endif]>Existen múltiples técnicas para abordar la inspección de las soldaduras , la técnica de x-ray 2D es muy rápida pero tiene sus dificultades cuando necesitamos dimensionar ( puede ser necesario en algunos casos ) los defectos o tenemos circuitos multicapas con diferentes soldaduras y elementos en el mismo plano sagital . Para abordar este problema algunos fabricantes implementan lo que ellos denominan OVHM , mediante este elemento hardware es posible orientar la soldadura manteniendo el punto de vista y la magnificación , y variando esta orientación es posible visualizar el defecto desde diferentes puntos de vistas para discriminar posibles interferencias.

 

Otros métodos  , más sencillos de utilizar pero también con una penalización en cuanto al tiempo de ejecución , es la tomografía o tomografía planar . Ambas técnicas conducen al mismo resultado pero con diferente resolución, dependiendo del defecto estemos buscando y de las capacidades de nuestro equipo podremos aplicar una u otra técnica.

Aplicación orientada a la Ingeniería inversa.

Creo que una de las utilidades más potente de la CT es la ingeniería inversa. Hasta hace no mucho tiempo cuando ser realizaba un producto a partir de un modelo teórico , el resultado real debía ser contrastado con el ideal mediante diferentes técnicas destructivas o tomando  unos puntos de test críticos que nos aseguraran el que se cumplieran unos requisitos mínimos . Desde la aparición de la CT industrial , el resultado obtenido mediante esta es un modelo que se extrae de la pieza real incluido sus defectos , este modelo se puede convertir a diferentes formatos compatibles con el entorno CAD que se esté utilizando.

Parece muy evidente pensar en aplicaciones como por ejemplo para descubrir los secretos ocultos de una pieza del mercado , interno o externo .  Pero hay muchas aplicaciones que se derivan del aspecto técnico ,  la CT permite extraer el modelo STL de una pieza real , con una resolución micrométrica , esta precisión, esta precisión en el escaneo y su postprocesamiento en  realidad conduce a realizar el camino de la ingeniería en sentido inverso.

¿Y cuáles son nuestras posibilidades? Por ejemplo tener acceso a la réplica de piezas antiguas que ya no forman parte de la cadena de producción y cuyo registro de datos se ha perdido. Pensemos en coches antiguos y piezas que ya no están disponibles en el mercado.

Otro ejemplo muy extendido puede ser el almacenamiento de los modelos para piezas de repuesto que se fabriquen On-demand esto da la tomografía una doble utilidad, crear el modelo a replicar , si este no está disponible y obtener la desviación que existe entre el modelo original y la pieza replicada.

kEn definitiva , la CT nos permite potenciar el lazo de realimentación entre ingeniería y el producto.

 

Desviación en espesores.

<![if !vml]><![endif]>En piezas de producción una medida habitual que se realiza es la verificación de los espesores , esta propiedad o dimensión de la pieza es muy sencilla de medir en geometrías simples como un tubo y siempre que tengamos acceso a, por lo menos , una de sus caras para medirla con ultrasonidos por ejemplo, otra opción es la medida mediante rayos x 2D ( una radiografía convencional ) pero esta medida no es directa ya que se toma como referencia un patrón situado en la radiografía y se extrapola la medida de la escala de grises a las dimensiones situadas en el mismo plano perpendicular al haz de rayos.

Pero en tomografía la situación es distinta ya que tenemos el modelo CAD de la pieza y el espesor de pared que podemos tomar en un determinado punto  de la muestra es el que realmente tenemos ± un pequeño error de medida ( inherente a todos los instrumentos de medición ).

 

Metrología mediante CT.

 

En los últimos años la tomografía ha tenido avances considerables en cuanto al la velocidad de escaneo y la precisión de los resultados. Los datos producidos no sólo se utilizan en su forma clásica para la búsqueda de defectos , gracias a esta técnica es posible registras las cavidades internas de la pieza que para ser mediad por otra técnica deberíamos destruirla.

Hay muchas industrias que utilizan esta tecnología para realizar medidas dimensionales , como la industria de inyección ( plástico o aluminio ) , industria médica , o aeronáutica entre otras. Existen muchas aplicaciones para la medida interna de los conectores , boquillas de inyección , álabes de turbina o implantes. Con la tomografía podemos realizar un registro completo de la geometría , el gran avance de la CT respecto a la CMM es la alta densidad de puntos que podemos obtener sin necesidad de hacer ninguna programación , digamos que por defecto se hace un escaneo del 100%  de los datos , lo que hagamos con esos datos solo depende de nosotros.

Otra gran ventaja es que podemos hacer múltiples análisis en un solo proceso , como realizar una comprobación sobre la calidad para detectar porosidades o comprobar las dimensiones de determinadas geometrías para ver si se ajusta a las tolerancias .

Pero , cómo se convierte un tomógrafo en un instrumento de medición 3D. Para acreditar que un tomógrafo es realmente un instrumento de metrología el fabricante debe asegurar que todos loas medidas realizadas por él se encuentran dentro de unos parámetros específicos de tolerancia ( en muchos casos dentro de unas pocas micras ) , existen una normativa o más bien recomendación  que sigue la industria de la tomografía para esta cualificación , es la llamada VDI 2630 , a la que se ciñen los fabricantes para demostrar que cumplen con las especificaciones marcadas en su catálogo.

<![if !vml]><![endif]>Desde mi punto de vista, una de las mayores ventajas en la utilización del CT como equipo de medida se encuentra en su gran robustez ,ya que el proceso de adquisición es muy sólido y no es fácilmente influenciable debido a holguras en el posicionamiento de la pieza a medir. También la programación de la medida no requiere de una especial preparación más allá del simple escaneo CT, tampoco la calibración del instrumento , el tomógrafo , es un requisito limitante o gran consumidor de tiempo.

En suma , los avances técnicos durante varias décadas , han permitido el desarrollo de un instrumento de metrología que tiene una aplicación muy específica y valorada en el sector industrial.