ZEISS: innovazioni tecnologiche nei processi di fonderia
ZEISS ha organizzato “CASTING DAY”, due giornate di evento tenutesi ad aprile e maggio presso l’agriturismo “Le Quattro Terre” a Corte Franca, in provincia di Brescia. Un’interessante opportunità per scoprire le ultime tendenze e soluzioni che stanno ridefinendo il settore della fonderia.
di Alberto Marelli
Durante “CASTING DAY”, evento organizzato da ZEISS per illustrare le più recenti innovazioni tecnologiche utilizzate nel processo di casting, sono state trattate diverse tematiche: dalla caratterizzazione dei materiali alla realizzazione di modelli e attrezzature, passando per la costruzione di stampi e anime, arrivando infine ai report di analisi predittiva e all’ottimizzazione della lavorazione CNC.
Durante le due giornate è stato possibile scoprire come piattaforme software, tecnologie realizzative e di misurazione e analisi vengono utilizzare nei processi di fonderia.
“CASTING DAY” è stata un’occasione di confronto e di scambio d’esperienze, grazie alla testimonianza di ospiti provenienti da aziende come Cadland, Ecotre Valente, Corsa 3D, Colosio e Fondital che hanno mostrato come l’integrazione dei sistemi di misura ottici, ma non solo, nell’intera catena di processo riduca i tempi di sviluppo prodotto e aumenti il workflow produttivo.
ZEISS: azienda focalizzata sulle applicazioni
L’evento è stato aperto da Gabriele Graziosi, Sales Manager Contactless Systems di ZEISS Industrial Metrology: “ZEISS non vende solo prodotti, ma offre un portafoglio di servizi all’interno dei quali vi è la competenza delle persone.
La nostra divisione in Italia conta circa 150 persone, delle quali un centinaio sono tecnici. Nel mondo del controllo qualità siamo uno dei principali player con la struttura tecnica più ampia”.
Per mantenere elevato il proprio livello di competenze, ZEISS dispone di numerosi Quality Excellence Center sparsi nel mondo dove l’azienda esegue servizi di misura. “Questa attività ci permette di restare costantemente aggiornati e competenti. Inoltre ci consente di capire le esigenze dei nostri clienti per studiare insieme delle soluzioni che vanno al di là della vendita della macchina”, ha sottolineato Graziosi.
Negli ultimi anni ZEISS si è organizzata per seguire in modo particolare una serie di settori chiave: automotive, macchine utensili, ingegneria macchinari pesanti, elettronica, aerospace e difesa, medicale ed energia. “Non parliamo più di macchine e sistemi, ma di settori applicativi”, ha affermato Graziosi. “Cerchiamo di capire quali sono le esigenze di ogni settore specifico per offrire la soluzione più consona – che è un insieme di macchine, software e servizi – in modo da rispondere efficacemente alle richieste del mercato”.
Analisi senza compromessi
Il portfolio prodotti ZEISS è molto vasto e copre tutte le tipologie di controllo qualità in ambito industriale e dimensionale: dalle macchine più tradizionali a portale a contatto alle macchine con sensore, dai sistemi ottici a scansione alle macchine a raggi X, fino al mondo della microscopia industriale.
Diversi sono i prodotti ZEISS legati ai processi di fonderia presi in esame durante “CASTING DAY”.
Il primo è ARAMIS, sistema di misura senza contatto, basato sulla correlazione digitale delle immagini e sulla fotogrammetria, che consente la caratterizzazione dei materiali.
ARAMIS 3D Camera 12M permette la misurazione medio-rapida di campioni di piccole dimensioni fino a oggetti di grandi dimensioni. Con una risoluzione di 12 megapixel e una velocità massima di registrazione delle immagini di 25 fps a risoluzione completa, questo sensore offre la risoluzione adeguata a determinare in modo affidabile le caratteristiche dei materiali. Riducendo la risoluzione è possibile aumentare la velocità di registrazione delle immagini a 100 fps.
ZEISS METROTOM: tomografo computerizzato industriale
Molti difetti si celano all’interno dei pezzi e, se non rilevati, possono causare problemi nelle fasi successive del processo e aumentare inutilmente i costi. Tuttavia, è possibile rendere visibile l’invisibile già in fase iniziale e accertarsi della qualità delle colate.
“La complessa procedura di colata può produrre vari difetti, non solo superficiali. I difetti interni possono talvolta avere un impatto considerevole sulla stabilità del pezzo. Tuttavia, l’impossibilità di completare il successivo assemblaggio dei pezzi fusi può derivare anche da geometrie errate. Ecco perché è importante rilevare i difetti in modo affidabile e già in fase iniziale utilizzando l’ispezione a raggi X per evitare costi inutili”, ha sottolineato Daniele De Console, Product Sales Manager X-Ray Technology di ZEISS Industrial Metrology.
Nell’ambito della tomografia computerizzata, ZEISS propone METROTOM, sistema che va ben oltre i puri controlli visivi, offrendo l’opportunità di misurare anche le geometrie interne ed esterne di particolari molto complessi in modo accurato, completo e non distruttivo.
Le analisi che si possono effettuare con METROTOM a partire dall’immagine acquisita possono essere così raggruppate:
– comparazione 3D rispetto al modello CAD nominale o rispetto a un altro particolare misurato;
– reverse engineering: ricostruzione fedele del 100% delle superfici del particolare in esame, senza limitazioni di sottosquadra o di pareti interne;
– analisi delle difettosità interne, come porosità e inclusioni;
– controllo di particolari assemblati, per verificare mal posizionamenti e rotture interne;
– verifica dimensionale delle quote indicate a disegno.
Per migliorare la qualità della tomografia computerizzata per pezzi di grandi dimensioni è possibile utilizzare lo schermo ScatterControl, un modulo ZEISS in grado di migliorare significativamente la qualità dell’immagine e ridurre al minimo gli artefatti da diffusione delle scansioni CT. ScatterControl è particolarmente indicato per componenti molto voluminosi e densi, come parti metalliche fabbricate in modo additivo e parti fuse in alluminio, anche con inserti in acciaio, nonché altri assemblaggi contenenti materiali più densi.
Tecnologia CT in produzione
Con la fusione in sabbia, la pressofusione per gravità o la pressofusione a bassa pressione di leghe leggere, compaiono solitamente problemi specifici, che non sono comuni alla pressofusione ad alta pressione. “Molte volte sono legati alla stabilità dei nuclei usati (da sabbia o sale), minore precisione, minore velocità di colata, pareti più spesse e così via.
Con la tecnologia CT in produzione è possibile riconoscere e quantificare molti problemi delle fusioni”, ha spiegato De Console.
Ed è qui che entra in gioco ZEISS VoluMax 9 titan, tomografo che non solo combina prestazioni a 450 kV con un’elevata facilità d’uso, ma è anche un sistema estremamente compatto e robusto. Il suo interno spazioso può ospitare pezzi che misurano fino a 590×700 mm e pesano fino a 60 kg, mentre il suo rivelatore da 3k e la potenza di 1.500 W offrono una notevole forza di penetrazione, fondamentale per gestire componenti grandi e densi.
Ispezione 2D a raggi X
L’indagine radioscopica, per la sua versatilità e la velocità d’acquisizione dell’immagine del pezzo da controllare, è la soluzione più diffusa per il controllo di grandi volumi di getti e quella che, negli ultimi anni, ha vissuto il maggior sviluppo tecnologico. La gamma di prodotti ZEISS Bosello raccoglie gli oltre quarant’anni di esperienza di Bosello in questo campo per offrire immagini radioscopiche 2D in alta risoluzione che, grazie al software Automatic Defects Recognition (ADR), permettono di riconoscere e classificare i difetti riscontrati sulla base di comparazione con le librerie di difetti previste dalle normative ASTM o tramite standard customizzati. La rapidità dell’acquisizione dell’immagine, nell’ordine di pochi secondi, associata a un alto livello di automazione, permette di eseguire il controllo in linea o “at-line” (accanto alla linea produttiva) fino al 100% della produzione.
I sistemi ZEISS Bosello vengono utilizzati per l’80-90% da aziende del comparto dello stampaggio che collaborano con il settore automotive. Per capire se un particolare presenta difetti, porosità o cricche interne, con le macchine Bosello è possibile farlo in maniera rapida e facile.
Il software di metrologia per ogni sfida
Le soluzioni ZEISS per il settore della fonderia comprendono anche i software. Il mondo della tecnologia di misurazione è infatti complesso, con una moltitudine di hardware, analisi approfondite e software. A ciò si aggiungono le pressioni nello sviluppo, nel controllo qualità e nella produzione. ZEISS INSPECT è il software per analizzare dati 3D, CT o di movimento.
ZEISS INSPECT consente di affrontare ogni sfida in ambito metrologico. Fornisce numerose funzioni su cui si basano tutte le versioni del software. Indipendentemente dal fatto che si utilizzi ZEISS INSPECT Optical 3D, che si analizzino dati volumetrici con ZEISS INSPECT X-Ray o si ispezionino le caratteristiche delle turbine con ZEISS INSPECT Airfoil, queste funzioni sono disponibili in tutte le versioni.
La funzione di importazione CAD offre la possibilità di utilizzare in modo semplice i file CAD. Il software è in grado di importare formati neutri come Iges, JT Open, Step, STL, VDA e PLY. I singoli formati di dati, una volta importati tramite drag&drop, vengono individuati e assegnati automaticamente dal software.
ZEISS INSPECT consente di allineare i dati in base a modelli predefiniti, fra cui: allineamento RPS, allineamento gerarchico basato su elementi geometrici, allineamento in un sistema di coordinate locali o tramite punti di riferimento, nonché varie procedure best-fit quali best-fit globale o locale.
Infine, il software di ZEISS colma il gap tra l’analisi basata su punti e quella a superficie intera. Applica le funzioni di costruzione delle curve e visualizza le relative proprietà. Misura le curve lungo i bordi, analizza raggi e linee caratteristiche o crea curve spline. L’analisi basata sulle curve permette inoltre di analizzare interstizi e allineamenti.
