Tomografía computerizada de rayos X optimizada para el control de calidad de piezas fabricadas complejas
Debido a las características intrínsecas de las tecnologías avanzadas de fabricación, algunas estructuras internas de estas piezas resultan inaccesibles, por lo que el control de calidad es necesariamente destructivo. Obviamente, ello supone un problema cuando se trata de productos de alto valor añadido, que deben aun así cumplir las exigencias de los clientes en cuanto a fiabilidad y calidad certificada. La tomografía computerizada (TC) se perfila como la mejor solución, al permitir visualizar las estructuras internas y conjugar la metrología dimensional y el análisis de defectos de materiales. No obstante, esta tecnología tiene sus limitaciones. El proyecto INTERAQCT, financiado con fondos europeos, creó un espacio de investigación interdisciplinario para mejorar los sistemas de TC de rayos X empleados en entornos industriales. Entre otros logros, los quince investigadores mejoraron los procesos de verificación para los ensayos de aceptación de nuevos equipos de TC, perfeccionaron un método para detectar alteraciones en el alineamiento de los sistemas de TC (incluida la compensación mediante software, que reduce los errores de medición) y aplicaron esta potente técnica para minimizar la formación de poros en las piezas impresas en 3D. Ensayos no destructivos ya en camino Las técnicas innovadoras de fabricación aportan una serie de propiedades a los componentes de alto valor añadido, como un grado elevado de adaptabilidad o un menor peso (importantes, por ejemplo, para los implantes y para la industria aeroespacial, respectivamente), además de un precio más competitivo y una mayor eficiencia. Sin embargo, y tomando como ejemplo la impresión en 3D, el coordinador de INTERAQCT, el profesor Wim Dewulf, declaró que «estas piezas suelen poseer estructuras internas complejas que permiten combinar la resistencia y la rigidez con el bajo peso. Dado que dichas estructuras no pueden analizarse con los instrumentos de inspección de calidad al uso, es necesario romperlas para abrirlas y después recomponerlas, presumiblemente con la misma calidad». Con la tomografía computerizada (TC) se obtienen imágenes de rayos X de los objetos desde diversas perspectivas que posteriormente se montan para construir modelos tridimensionales. Las técnicas de rayos X permiten a los fabricantes reconstruir también el interior del objeto. Dewulf señaló con entusiasmo que «la TC de rayos X abre la puerta a una cantidad de oportunidades sin precedentes para el control de calidad no destructivo. Por ejemplo, ahora podemos medir las dimensiones de estructuras internas complejas, comprobar si las fibras del interior de un material compuesto están orientadas correctamente o detectar defectos internos de los materiales, como grietas o poros. De hecho, podemos hacer todo ello al mismo tiempo». Para mejorar los procesos facilitados por la TC en aspectos como la eficiencia de los equipos, el software, los ensayos no destructivos, la metrología dimensional, la fabricación aditiva, la microfabricación o la fabricación de materiales compuestos, se precisaba un equipo versado en muy distintas materias. Los investigadores seleccionados eran expertos en diversos campos —como la física, la metrología dimensional, la ciencia de materiales o la ingeniería de precisión y de manufactura— procedentes de la industria europea, el mundo académico y distintos institutos nacionales de metrología. Salvaguardar la fuerza impulsora de la economía europea En los últimos años la industria europea ha experimentado un resurgimiento, a pesar de la creciente deslocalización de la producción en masa hacia economías con salarios más bajos. Los esfuerzos por mantener y mejorar esta capacidad competitiva serían más fructíferos si se abandonase el enfoque basado en la reducción de costes en favor de la fabricación de productos de alta calidad, orientados a la demanda y personalizados. Las tecnologías innovadoras de fabricación son esenciales para dicha transición, pero para lograr su aceptación generalizada es necesario disponer de sistemas de certificación de su calidad. En palabras de Dewulf: «Este extremo sigue siendo problemático, ya que la calidad depende de estructuras y características internas que no pueden inspeccionarse por los medios convencionales. Al mejorar los sistemas de inspección de calidad basados en la TC de rayos X, INTERAQCT contribuye a la adopción de estos métodos novedosos de fabricación industrial». A pesar de la evolución de las imágenes de TC de gran calidad, estas siguen realizándose fundamentalmente como proceso independiente, y requieren de la intervención de un experto cuando se escanea una nueva geometría. El equipo de INTERAQCT se centra ahora en la fase de maduración de la tecnología de TC industrial, haciéndola más rápida, autónoma, robusta y totalmente integrada. «El objetivo último es integrar el método de TC en el entorno de la industria manufacturera de manera que permita el control de calidad de todas las piezas fabricadas, así como aplicar todos los datos tomográficos para adaptar y mejorar automáticamente los procesos de producción», concluyó Dewulf.
Palabras clave
INTERAQCT, tomografía computerizada, rayos X, piezas fabricadas, impresión en 3D, material compuesto, piezas de varios materiales, control de calidad, no destructivo, metrología dimensional, análisis de defectos de materiales