Dagli UT di base alla personalizzazione avanzata basata su AI: L'estrema trasformazione NDE 4.0 di Ruckus Composites

Più si impara, più ci si deve sviluppare.

D: Cosa ha inizialmente orientato Ruckus Composites a provare i controlli ultrasonori (UT)?

Shawn Small: Circa otto o nove anni fa ho cominciato a interessarmi alle tecniche di ispezione per i materiali compositi, cercando una soluzione pratica e, alla fine, mi sono orientato sugli ultrasuoni. In precedenza abbiamo provato la termografia flash e l'interferometria trasversale laser, oltre a tutte le relative soluzioni combinate, tuttavia volevamo qualcosa di più definitivo. Abbiamo infine concluso che gli ultrasuoni rappresentano il solo metodo affidabile da impiegare.

All'epoca eravamo un'azienda di dimensioni ridotte e avevamo un budget di spesa contenuto. Il misuratore di spessori 45MG era la sola cosa che potevamo permetterci in quel momento, pertanto rappresentava uno strumento di base ottimale. Oltre a continuare ad utilizzarlo, ci avvaliamo anche di una versione leggermente superiore: il misuratore 38DLP™. Sinceramente rappresentano ancora delle soluzioni molto valide. Sono semplicemente di facile uso. È possibile configurarlo e farlo utilizzare da un operatore con formazione minima, potendo acquisire i dati necessari in modo veloce.

Nella versione standard è solo un misuratore di spessori ma, aggiungendo delle opzioni, si ha a disposizione uno strumento molto valido. Possiamo ancora usarlo per il rilevamento di difetti. Non è una soluzione integrale ma, attraverso un approccio "go/no-go" (idoneo-non idoneo), è possibile verificare la presenza di alterazioni.

D: Per quale motivo Ruckus ha scelto di acquistare uno strumento phased array OmniScan™ SX? 

Shawn Small: Sapevamo che volevamo uno strumento robusto con tecnologia phased array. Sapevo che avremmo potuto beneficiare di numerosi vantaggi con questo strumento. Incrementa la fiducia che riponiamo nei nostri risultati. Questo è uno degli aspetti principali. Ispezionando un numero maggiore di elementi con una risoluzione superiore, è possibile conoscere approfonditamente la struttura dei materiali compositi.

Confronto tra l'interpretazione dei dati PA e dei dati della forma d'onda UT
Una forma d'onda è utile e, se si conosce l'approccio di lettura della forma d'onda, è possibile acquisire dei dati utili. Tuttavia è necessario molto lavoro e esperienza per comprendere l'ampiezza, l'altezza e la profondità di un picco, cercando di capire cosa rappresenta e cosa raffigura una specifica struttura. È possibile fare un confronto con il sistema phased array, il quale offre un approccio più scientifico e basato sulla ricerca in grado di offrire una chiara comprensione sulle alterazioni. Con una risoluzione così elevata è possibile ottenere dei risultati di ispezione più approfonditi. Inoltre risulta molto più veloce effettuare una scansione mediante uno strumento phased array rispetto a un trasduttore a singolo elemento.

D: Per quale motivo non avete effettuato un upgrade direttamente al rilevatore di difetti OmniScan™ X3, il nostro strumento PA più avanzato? 

Shawn Small: Abbiamo provato un rilevatore di difetti OmniScan X3 prima di acquistare l'OmniScan SX. Se potessi ritornare indietro, sinceramente mi orienterei subito sull'acquisto dell'X3. Tuttavia all'epoca sembrava impegnativo e eccessivo per il budget che avevamo a disposizione. È come addentrarsi in un contesto complesso con un milione di funzioni. Pertanto l'SX rappresenta un ottimo strumento transitorio. Concretamente è in grado di svolgere il 95 percento delle attività da svolgere. Permette di acquisire degli ottimali dati phased array e delle viste, svolgendo tutte le operazioni che necessitiamo. In confronto sembra obsoleto. Sinceramente sono ancora entusiasta dell'SX. È uno strumento portatile compatto e leggero, pertanto esistono numerosi vantaggi. I nostri operatori continuano ad utilizzarlo.

D: L'utilizzo di uno strumento phased array come ha cambiato il vostro approccio operativo?

Shawn Small: Ci ha permesso di entrare nella realtà della scansione automatizzata. Attualmente abbiamo preparato numerosi strumenti portatili automatizzati, pertanto è sufficiente effettuare il collegamento all'unità phased array, prima l'SX e adesso l'X3, per acquisire tutti questi grandi C-scan, ottenendo quindi dei risultati straordinari! Questo nuovo approccio operativo ha rappresentato una grande opportunità di scansione automatizzata, visto che ha permesso di risparmiare molto tempo. Adesso è sufficiente attivare lo strumento per effettuare una scansione continua di 2 ore e acquisire i dati C-scan. Fino a questo momento non so quanti migliaia di chilometri di tubi in fibra di carbonio ho scansionato.

D: Quali configurazioni phased array utilizzate per le ispezioni dei materiali compositi?

Shawn Small: Utilizziamo uan serie di sonde sottili e alta frequenza. Le componenti che scansioniamo sono spesso tediosamente sottili. Utilizziamo le sonde più piccole disponibili e reti di sensori di 5 mm per 5 mm integrate in queste sonde da sedici elementi di ridotte dimensioni.

Molte componenti hanno dimensioni minime di mezzo metro quadrato, o meno, con una superficie complicata e tutti gli angoli stretti. Utilizziamo una macchina a controllo numerico per realizzare tutti i nostri zoccoli di ritardo che sono sagomati e lavorati per introdursi in posizioni veramente molto complesse.

Per le ispezione utilizziamo principalmente le sonde da 10 megahertz. L'applicazione del passo più stretto sembra un'opzione ottimale. Permette di ottenere dei dati ad alta risoluzione necessari per individuare la porosità e le cavità di materiali compositi.

D: Quale è stato il punto di svolta? Per quale motivo Ruckus Composites ha deciso di effettuare l'upgrade all'OmniScan X3?

Shawn Small: Il formato del file NDE, ha rappresentato il motivo principale. Il software OmniPC™ è valido e funzionale. Permette a numerose persone di vedere una moltitudine di cose differenti in un modo generico. Cambiando i formati dei file a .nde ci ha permesso di effettuare delle ricerche e delle analisi in un modo inedito. Erano le analisi che volevamo realizzare, tuttavia per un'azienda come la nostra, il formato di file rappresentava un ostacolo. Dovevamo esportare i dati in Excel e, in seguito, eravamo bloccati. Excel è un valido software, tuttavia, quando si ha un numero elevato di strati in una struttura di file di dati array, diventa problematico. Rappresentava un impedimento. Non ci davamo l'opportunità di effettuare analisi più approfondite attraverso un approccio di automatizzazione.

Adesso con il formato di file NDE siamo in grado di definire le intere strutture del software per effettuare analisi automatizzate in grande quantità. Attualmente, quando eseguo una scansione automatizzata di chilometri di tubi, non è necessario che me ne occupi. È il computer che se ne occupa. È in grado di evidenziare le aree di interesse oltre a eseguire pre-attività e post-attività, potendo individuare la presenza di anomalie; è sufficiente caricare i due file, attivare la funzione di confronto e vengono evidenziate le aree di interesse. Non posso affermare che si tratti di un metodo perfetto, tuttavia rappresenta un approccio funzionale, almeno dal punto di vista del software.

D: Quanto è stata semplice la transizione per personalizzare le analisi dei dati mediante i linguaggi di programmazione del formato di file .nde (HDF5 e JSON)?

Shawn Small: In certe situazioni complesse vengono impiegati sempre formati come questi in grado di gestire numerose informazioni. In un ecosistema open source di Linux, è possibile affermare che queste situazioni non sono problematiche. Non è possibile comprendere pienamente tutti i dati, tuttavia, se è possibile aprire i dati e elaborarli, si ha già un riferimento ottenibile in 20 minuti. Mentre, usando ChatGPT per creare il mio proprio software, viene prodotto un software di analisi di massima in circa 30 secondi.

Gli ho chiesto: "Aiutami a analizzare questi dataset"; mi ha fornito delle informazioni sufficientemente valide. Visto che alla fine del giorno si hanno solo analisi dei dati e dati numerici energetici, in particolare posizioni e aree energetiche. Non è perfetto ma funziona abbastanza bene per cominciare. Non posso compilare software ma posso fare in maniera che l'AI compili software.

"Non posso compilare software ma posso fare in maniera che l'AI compili software".

D: Come prevedete di sfruttare questa nuova flessibilità per raggiungere gli obiettivi di Ruckus Composites?

Shawn Small: Proviamo a sfruttarla per ampliare le nostre opzioni di riparazione, visto che si tratta di uno dei settori più in crescita nel settore dei materiali compositi. Le riparazioni infrastrutturali rappresentano un problema significativo, specialmente con la maggiore diffusione dei materiali compositi nel settore automobilistico. Siamo ancora in una fase iniziale.

Vi sarà una richiesta enorme di esperti e strumenti nel settore automobilistico. Magari per effettuare diagnosi sul posto o per effettuare ispezioni nelle carrozzerie. Nel nostro caso è come prevedere il futuro in una sfera di cristallo mentre siamo sempre più coinvolti nel campo specialistico degli NDT per le strutture di materiali compositi.

Cosa ci riserva il futuro? Non è completamente prevedibile poiché il settore dei materiali compositi è solo agli inizi. Si cerca di comprendere in quale direzione si sta andando. Le scienze dei materiali stanno evolvendo velocemente, pertanto continuiamo a tenere il passo in questo campo dal punto di vista tecnologico. Sono veramente interessato a questo campo e cerco di capire la causa di queste alterazioni.

D: È il desiderio di apprendimento che ha stimolato il vostro rapido progresso tecnologico?

Shawn Small: Quando si riscontra una situazione complessa nell'attività ispettiva si avverte l'esigenza d'integrare l'utilizzo di strumenti più efficienti. Se si è una persona come me desiderosa di imparare sempre di più e che vuole continuare a crescere, questa rappresenta un'evoluzione naturale.

Ci saremmo potuti fermare anni fa all'acquisto del 45 MG, circoscrivendo la nostra operatività questo ambito. Tuttavia, per una persona interessata alla realtà che ci circonda e alle scienze dei materiali, dotarsi di strumenti tecnologici avanzati risulta molto importante. L'OmniScan X3 ci permette di osservare situazioni normalmente impercettibili.

D: Per quale motivo sia così importante esplorare, mediante la vostra ricerca, nuovi aspetti dei materiali compositi?

Shawn Small: Siamo entusiasti di svolgere attività di ricerca in quanto i materiali compositi rappresentano la nuova frontiera nell'ambito delle scienze dei materiali. Sì, ancora! In effetti è un materiale presente sul mercato da 70 anni ma non lo si conosce ancora approfonditamente. Non si conoscono le dinamiche di alterazione di questi materiali e non si padroneggia ancora l'evoluzione del difetto in fase di produzione.

Indipendentemente dall'ambito di impiego come, energetico green, infrastrutturale, aerospaziale e automobilistico, i materiali compositi sono in continua evoluzione. Essendo un campo ancora fondamentalmente inesplorato, attraverso l'uso di questo formato di file è possibile approfondire significativamente le scienze dei materiali. Essere in grado di svolgere un'attività che non si limiti all'analisi ad ultrasuoni concentrata sulla ricerca, rappresenta un enorme progresso per l'ambito delle scienze dei materiali. Penso veramente che possa chiarire approfonditamente le dinamiche dei guasti nei materiali compositi e possa contribuire a garantire un futuro più sicuro.

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