De testes ultrassônicos básicos à personalização avançada baseada em IA: a transformação extrema da Ruckus Composites com NDE 4.0

Quanto mais aprendemos, mais precisamos crescer.

P: O que levou a Ruckus Composites a experimentar os testes ultrassônicos (UT) pela primeira vez?

Shawn Small: Provavelmente há 8 ou 9 anos, comecei a analisar as técnicas de inspeção para compósitos, vendo o que era possível, e acabei encontrando o ultrassom. Nesse ponto, já havíamos experimentado a termografia flash e a interferometria de cisalhamento laser, além de todos os tipos de soluções híbridas, mas eu queria algo um pouco mais definitivo. E acho que o ultrassom foi realmente o único método consistente disponível que encontrei.

Porém, naquela época, tínhamos um orçamento muito menor, éramos uma empresa muito menor. O medidor de espessura por UT 45MG era o único equipamento que tínhamos condições de comprar na época, então foi uma ótima ferramenta para começar. Ainda o temos, além de um medidor 38DLP™, que é uma versão um pouco maior dele. E, sinceramente, eles ainda são ótimos para o que se propõem. Eles são fáceis de usar, basta apontar e apertar o disparador, simples assim. Você pode configurar um e entregá-lo para uma pessoa sem treinamento e ela conseguirá capturar os dados de que precisa rapidamente.

Logo ao receber e desembalar, ele é apenas um medidor de espessura, mas basta adicionar alguns complementos para torná-lo uma máquina muito útil. E mesmo assim podemos usá-lo, ainda é possível detectar defeitos com ele. Não é tão completo, mas você pode aprovar ou reprovar um item de inspeção afirmando “sim, está danificado”.

P: O que motivou a decisão da Ruckus de comprar uma unidade de phased array OmniScan™ SX?

Shawn: Sabíamos que queríamos algo mais robusto e queríamos migrar para o phased array. Eu conhecia muitos dos benefícios de migrar para essa unidade. Ela aumenta a nossa confiança nas nossas descobertas. Essa é uma das coisas mais fáceis. Você grava muito mais elementos, com uma resolução muito maior, assim, pode realmente começar a entender muito melhor o que está acontecendo com a estrutura do compósito.

Interpretação dos dados de PA vs. dados da forma de onda de UT
A forma de onda é útil e, se você souber como interpretá-la, é possível obter dados excelentes a partir dela. Mas o processo também é muito trabalhoso e requer experiência para entender a largura, a altura e a profundidade de um pico: o que ele representa, ou o que representa de acordo com a estrutura? Ao contrário do sistema de phased array, que nos oferece uma visão mais científica baseada em pesquisas, que nos permite entender melhor os modos de danos. Com uma resolução tão alta, ele nos fornece uma visão mais completa daquilo que estamos observando. Também é muito mais rápido escanear um objeto com uma unidade de phased array do que com um transdutor de elemento único.

P: Por que você não atualizou diretamente para o detector de defeitos OmniScan™ X3, o nosso instrumento de PA de melhor desempenho?

Shawn: Nós solicitamos uma demonstração e experimentamos o detector de defeitos OmniScan X3 antes de comprar o nosso OmniScan SX. Se pudesse voltar no tempo, sinceramente, teria comprado o X3 na época. Mas foi um pouco complicado e estava fora do meu orçamento naquele momento. É como ser lançado no escuro com um milhão de recursos. Portanto, o SX foi um bom ponto de partida. E, sendo realista, ele ainda faz 95% do que precisamos que ele faça. Ele captura bons dados de phased array, permite obter visualizações na tela e faz tudo o que precisamos. Só parece um pouco antigo, em comparação. No entanto, sinceramente, ainda amo o SX. É uma máquina pequena, leve e portátil, portanto, tem muitas vantagens. Nós o mantemos por perto e a minha equipe ainda o usa.

P: Como o uso de um instrumento de phased array mudou as suas operações?

Shawn: Também possibilitou que entrássemos no mundo do escaneamento automatizado. Hoje em dia, construímos muitas máquinas automatizadas portáteis, e só preciso conectá-las diretamente na caixa de phased array, primeiro o SX ou o X3 agora, e deixar ele capturar todos esses C-scans grandes, o que é incrível! Isso abriu uma oportunidade muito grande para o escaneamento automatizado, porque me poupou muito tempo. Agora, só preciso pressionar iniciar na minha máquina e deixá-la escanear por 2 horas seguidas e voltar para receber os dados do C-scan. E já perdi as contas de quantos milhares de quilômetros de tubulação de fibra de carbono já escaneei até agora.

P: Quais configurações de phased array você usa nas suas inspeções de materiais compósitos?

Shawn: Usamos um conjunto de sondas muito pequenas de alta frequência. Tudo o que escaneamos é muito pequeno, o que é chato. Estamos usando as menores sondas que vocês disponibilizam e redes de sensores de 5x5 mm nessas pequenas sondas de dezesseis elementos.

Muitos objetos que escaneamos medem apenas 30x30 cm, ou meio metro por meio metro, com uma superfície complicada e muitos cantos estreitos. Então, é aí que o carregamos em uma máquina de CNC e fazemos os nossos próprios calços de atraso que são esculpidos e usinados para acessar locais bastante complicados.

Estamos usando principalmente todas as sondas de 10 MHz para tudo. O passo mais estreito parece funcionar muito bem. Isso nos fornece os dados de alta resolução de que precisamos para observar a porosidade ou vazios nos compósitos.

P: Qual foi o ponto de virada? Por que a Ruckus Composites decidiu que era hora de atualizar para um OmniScan X3?

Shawn: O formato de arquivo NDE foi o principal motivo. O software OmniPC™ é bom, faz tudo o que precisa fazer. Ele permite que mil pessoas diferentes observem milhares de objetos diferentes de uma forma genérica. A mudança dos formatos de arquivo para .nde nos permitiu realizar pesquisas e análises de uma forma que não era possível antes. Queremos realizar todas essas análises, mas para uma empresa como a nossa, o formato do arquivo era um obstáculo. Eu precisava exportar para Excel, e aí ficava preso. O Excel é bom, mas quando temos tantas camadas em uma estrutura de arquivo de dados de array, isso se torna impossível. Isso estava nos atrapalhando. Não nos dávamos a oportunidade de fazer uma análise mais aprofundada do ponto de vista da automatização.

Agora, com o formato de arquivo NDE, estamos desenvolvendo todas as nossas próprias estruturas de software para fazer apenas análises automatizadas em massa. Agora, quando realizo um escaneamento automatizado de vários quilômetros de tubulação, nem olho para ela. Apenas deixo o computador olhar. Ele destaca as regiões de interesse e realiza o pré e pós-evento, ou seja, se algo misterioso acontecer, ele pergunta: “Ei, isso está danificado?” Só preciso carregar os dois arquivos, pressionar Comparar e ele destaca as regiões de interesse. Não vou dizer que está funcionando perfeitamente, mas essa é a ideia de como estamos tentando usá-lo, pelo menos em termos de software.

P: A transição para a personalização das suas análises de dados usando as linguagens de programação do formato de arquivo .nde (HDP5 e JSON) foi fácil?

Shawn: Em certas comunidades, as pessoas usam formatos massivos como esse o tempo todo e, em um mundo baseado em Linux de código aberto, as pessoas olham para isso e dizem “certo, sem problemas”. Elas não sabem o que os dados significam, mas, no que diz respeito a abrir os dados e manipulá-los, podem ter algo pronto e funcionando em 20 minutos. Por outro lado, estou usando o ChatGPT para criar meu próprio software e ele oferece um esboço do software de análise em cerca de 30 segundos.

Pedi a ele que me ajudasse a “analisar determinadas partes desse conjunto de dados”, e ele forneceu informações genéricas boas o suficiente. No final das contas, é apenas uma análise de dados e dados numéricos sobre a energia, a localização e as regionalidades da energia. Não é perfeito, mas funciona bem o suficiente para pelo menos começar. Não sei desenvolver um software, mas posso fazer com que a IA desenvolva.

“Não sei desenvolver um software, mas posso fazer com que a IA desenvolva.”

P: Como você pretende aproveitar essa flexibilidade recém-descoberta para ampliar os objetivos da Ruckus Composites?

Shawn: Estamos tentando usá-la para expandir as nossas oportunidades de reparos, pois é um dos mercados em maior crescimento na indústria de compósitos. O reparo de infraestrutura é um problema enorme, principalmente à medida que a indústria automotiva também adota mais compósitos. No momento, todos ainda estão apenas começando a explorar esse assunto.

Haverá uma necessidade enorme de especialistas e máquinas no mundo automotivo. Talvez para realizar diagnósticos no local ou em toda oficina automotiva, não tenho certeza. Para nós, é como olhar para uma bola de cristal e perguntar o que o futuro nos reserva à medida que nos voltamos mais e mais para um campo de especialidade de END de estruturas de compósitos.

O que o futuro nos reserva? Não sei ao certo, pois a indústria de compósitos ainda está em sua adolescência. Ainda está tentando se descobrir, em que direção seguirá. A ciência dos materiais está mudando muito rapidamente, por isso, continuaremos a expandir os nossos recursos de ciências dos materiais. Gosto muito desse mundo e de poder entender porque os danos existem.

P: É esse desejo de aprender que move o seu rápido progresso tecnológico?

Shawn: À medida que nos esforçamos e nos deparamos com uma nova barreira, pensamos: “bem, agora precisamos de outra máquina para ver o que ela pode revelar.” Se você é como eu, que ama aprender mais e quer continuar crescendo, é uma progressão natural.

Podíamos ter parado anos atrás no 45 MG e nos colocado nesse lugar, dizendo “isso é o que fazemos”. Porém, para uma pessoa interessada no mundo ou na ciência dos materiais, isso é muito importante. O OmniScan X3 nos permite ver o desconhecido.

P: Por que explorar os aspectos desconhecidos dos compósitos por meio da sua pesquisa é tão importante?

Shawn: Amamos fazer pesquisas porque os compósitos são como um novo território da ciência dos materiais. Ainda! Quero dizer, eles existem há 70 anos, mas não sabemos muito sobre eles. Não sabemos quais são os modos de dano, não sabemos o que realmente ocorre de um ponto de vista dos defeitos de fabricação.

Seja para as nossas metas de energia sustentável ou de infraestrutura, aeroespacial ou automotiva, os compósitos são transformadores. Porém, ainda há muito o que aprender. Por isso, contar com esse formato de arquivo nos permitirá, de certa forma, ter uma compreensão mais aprofundada dos materiais. A capacidade de fazer uma análise de ultrassom mais focada em pesquisa será um grande avanço para a comunidade de ciências dos materiais. Acredito que ele realmente tem o potencial de oferecer uma compreensão mais aprofundada dos modos de falha em compósitos e construir um futuro melhor e mais seguro.

Saiba mais sobre a pesquisa da Ruckus Composites.
 

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