Ispezione dei materiali compositi

L’ispezione non distruttiva dei materiali compositi rileva delaminazioni, vuoti, inclusioni e danni da impatto nei laminati, difetti tipici di questi materiali che ne riducono la resistenza senza essere visibili in superficie. I compositi, sempre più diffusi nell’aerospaziale e nel ferroviario per il loro rapporto tra leggerezza e resistenza, hanno una struttura a strati che può presentare difetti diversi da quelli dei metalli. Ispezionarli con metodi non distruttivi è essenziale per garantirne l’integrità. Questa pagina spiega come si ispezionano i materiali compositi.

Questa pagina appartiene al settore Aerospaziale e ferroviario ed è una guida all’ispezione dei materiali compositi.

Perché ispezionare i compositi

I materiali compositi, costituiti da fibre (di carbonio, vetro o altro) immerse in una matrice, offrono un eccellente rapporto tra leggerezza e resistenza, e per questo sono sempre più usati per componenti strutturali nell’aerospaziale e nel ferroviario. La loro struttura a strati (laminato), però, li rende soggetti a difetti caratteristici, diversi da quelli dei metalli, che ne possono compromettere la resistenza. Il difetto più tipico è la delaminazione, cioè il distacco tra gli strati del laminato: riduce fortemente la capacità del composito di sopportare i carichi, ma spesso non è visibile sulla superficie. Altri difetti sono i vuoti e le porosità, le zone non correttamente impregnate di resina, le inclusioni e i danni da impatto: un urto può provocare danni interni al laminato anche quando la superficie appare intatta o poco segnata. Poiché questi difetti sono spesso invisibili dall’esterno ma critici per la resistenza, vanno individuati con controlli non distruttivi. L’ispezione dei compositi serve in produzione, per validare la qualità dei laminati e verificare la corretta fabbricazione, e in servizio, per controllare l’integrità dei componenti dopo eventuali impatti o nel corso della manutenzione programmata. Data la crescente diffusione dei compositi in strutture critiche per la sicurezza, la loro ispezione non distruttiva è diventata una competenza essenziale, che garantisce che i componenti siano privi di difetti pericolosi e mantengano nel tempo le loro prestazioni.

Come si ispezionano

L’ispezione dei compositi si esegue con controlli non distruttivi adatti a questi materiali. Gli ultrasuoni sono la tecnica più usata: le onde ultrasonore, propagandosi nel laminato, vengono riflesse dalle discontinuità interne come le delaminazioni e i vuoti, permettendo di rilevarle e localizzarle. Per i compositi si usano tecniche e sonde adatte, perché questi materiali attenuano gli ultrasuoni diversamente dai metalli e hanno una struttura più complessa; talvolta si impiegano metodi a immersione o sonde particolari. La termografia è un’altra tecnica utile: riscaldando leggermente la superficie e osservando come il calore si diffonde con una termocamera, le zone con difetti (delaminazioni, distacchi) mostrano un comportamento termico diverso, rivelando la loro presenza. Altri metodi possono essere impiegati secondo le esigenze. La scelta della tecnica dipende dal tipo di composito, dal difetto da cercare e dalla geometria del componente. Gli strumenti vanno tarati, spesso con campioni di riferimento contenenti difetti noti realizzati nello stesso materiale. Il controllo richiede operatori qualificati, esperti nell’interpretazione dei segnali sui compositi. I risultati vanno documentati per la tracciabilità. Ispezionando i compositi con ultrasuoni, termografia e altri metodi non distruttivi adatti, con strumenti tarati e operatori competenti, si rilevano delaminazioni, vuoti e danni interni, garantendo l’integrità dei laminati critici.

Difetto	Effetto
Delaminazione	Distacco tra gli strati, perdita di resistenza
Vuoti e porosità	Riduzione delle prestazioni
Danni da impatto	Danni interni non visibili

Affidabilità dell’ispezione

Per un’ispezione affidabile dei compositi contano la tecnica adatta, la taratura con campioni rappresentativi e gli operatori qualificati. Gli ultrasuoni sono la tecnica più usata per rilevare delaminazioni e vuoti, con sonde e metodi adatti ai compositi, che attenuano il suono diversamente dai metalli; la termografia rivela i difetti osservando la diffusione del calore. La tecnica va scelta in base al tipo di composito, al difetto e alla geometria. Gli strumenti vanno tarati con campioni di riferimento contenenti difetti noti dello stesso materiale. Il controllo richiede operatori qualificati, esperti nell’interpretazione sui compositi. I risultati vanno documentati per la tracciabilità. Grazie a ispezioni eseguite con tecniche adatte, strumenti tarati e operatori competenti, l’aerospaziale e il ferroviario garantiscono l’integrità dei componenti in composito, in produzione e in servizio.

• I compositi hanno difetti diversi dai metalli.
• La delaminazione riduce la resistenza senza vedersi.
• Gli ultrasuoni rilevano i difetti interni.
• La termografia rivela i distacchi con il calore.
• I danni da impatto possono essere interni e invisibili.

Dal settore allo strumento: cosa serve in pratica

Questo tema appartiene al settore Aerospaziale e ferroviario del ramo Settori industriali, ed è collegato al controllo ultrasonoro delle strutture e ai controlli dimensionali di alta precisione.

Nel catalogo gli strumenti a ultrasuoni per i controlli non distruttivi fanno capo alla famiglia controlli non distruttivi e spessimetri di materiale, nel Catalogo prodotti. Se devi ispezionare materiali compositi, il modulo di richiesta consente di ricevere un’indicazione mirata.