Compositi

Il settore comprende la produzione di laminati in fibra di vetro, carbonio e aramide con resine termoindurenti e termoplastiche, i pannelli sandwich con anima in schiuma o a nido d’ape, la vetroresina per la nautica e l’edilizia, le strutture aeronautiche e ferroviarie, le pale eoliche, i serbatoi e le tubazioni in composito, gli articoli sportivi. Le esigenze di misura si ripetono: in produzione si verificano spessore, grado di polimerizzazione e assenza di difetti; in manutenzione si cercano delaminazioni e danni da impatto; in laboratorio si caratterizzano i provini.

Il filo comune è che il difetto non si vede. Un metallo mostra la corrosione e la cricca in superficie; un laminato può essere integro all’esterno e scollato all’interno. Gli strumenti del settore lavorano quindi attraverso il materiale: l’ultrasuono entra nel laminato e torna indietro dall’interfaccia difettosa, la termografia attiva fa emergere la zona delaminata come una differenza di temperatura, lo spessimetro a ultrasuoni legge lo spessore del laminato dal solo lato accessibile. La taratura va fatta su campioni dello stesso materiale, perché la velocità del suono e la conducibilità termica cambiano con fibra, resina e orientamento.

Cosa si controlla nel settore

Il primo gruppo di controlli riguarda l’integrità: ricerca di delaminazioni, vuoti, porosità, inclusioni e danni da impatto con rilevatori di difetti a ultrasuoni e con termografia attiva, in produzione e nelle ispezioni periodiche. Il secondo riguarda lo spessore: del laminato, delle pelli di un sandwich e dei rivestimenti applicati, misurato con spessimetri a ultrasuoni tarati sul materiale. Il terzo riguarda la superficie: durezza Barcol come indice del grado di polimerizzazione della resina, spessore e adesione di vernici e gelcoat, rugosità prima dell’incollaggio. Il quarto riguarda la geometria: raggi di curvatura, profili e forme di pale, carenature e telai, misurati con archimetri e strumenti per forma e contorno. Il quinto riguarda le proprietà meccaniche: prove di trazione, flessione e strappo sui provini, oltre all’umidità assorbita da laminati e scafi in vetroresina.

Le grandezze e le tecnologie coinvolte

Le grandezze più frequenti sono i difetti e l’integrità del laminato, rilevati con controlli non distruttivi a ultrasuoni e termografici; lo spessore di laminati, pelli e rivestimenti, misurato con spessimetri a ultrasuoni; la durezza Barcol della superficie e le proprietà meccaniche rilevate con la forza nelle prove sui provini; il raggio, la forma e il profilo dei componenti curvi; l’umidità assorbita da scafi e laminati. Le tecnologie vanno dai rilevatori di difetti con sonde dedicate ai materiali non metallici alle termocamere per ispezione, dagli spessimetri a ultrasuoni ai durometri Barcol, dagli archimetri ai banchi prova con dinamometro.

Controllo	Cosa garantisce
Ricerca di delaminazioni e vuoti con ultrasuoni	Integrità del laminato in produzione e dopo un impatto
Termografia attiva su pannelli e pale	Mappa rapida delle zone scollate su grandi superfici
Spessore del laminato e delle pelli	Conformità al progetto e uniformità della stratificazione
Durezza Barcol della superficie	Grado di polimerizzazione della resina e ripetibilità del ciclo
Spessore e adesione di gelcoat e vernici	Protezione del laminato e aspetto del componente finito
Raggi di curvatura e profili	Geometria conforme di pale, carenature e telai
Prove meccaniche sui provini	Proprietà reali del laminato, lotto per lotto

Ispezionare un laminato: come si organizza il controllo

Nei compositi il controllo qualità parte da un campione di riferimento. Per tarare l’ultrasuono serve un blocchetto dello stesso laminato, con spessore noto e, quando possibile, con difetti artificiali di dimensione conosciuta: su quel campione si imposta la velocità del suono, si sceglie la sonda e si definisce la soglia di segnalazione. La stessa logica vale per la termografia attiva, che va provata sul materiale per decidere eccitazione e tempi di osservazione. In produzione l’ispezione si fa a griglia, con punti di misura segnati sul pezzo e ripetuti sui pezzi successivi; in manutenzione si concentra sulle zone sollecitate e sui punti di impatto segnalati. La durezza Barcol si legge in più punti per verificare che la resina sia polimerizzata in modo uniforme. Ogni risultato va registrato con posizione, strumento, taratura e campione usato, perché in questo settore la ripetibilità della prova dipende quasi interamente da come è stata preparata.

• Rilevatore di difetti a ultrasuoni con sonde adatte ai materiali non metallici, tarato su un campione dello stesso laminato con difetti artificiali noti.
• Termocamera per ispezione non distruttiva con eccitazione termica controllata per la mappatura rapida di pannelli, pale e scafi.
• Spessimetro a ultrasuoni tarato sulla velocità del suono del laminato, con griglia di punti ripetibile sul pezzo.
• Durometro Barcol in più punti della superficie come verifica del grado di polimerizzazione dopo il ciclo di cura.
• Archimetri e strumenti per forma e profilo sui componenti curvi, con confronto al disegno e registrazione per pezzo.

Casi e applicazioni

Le pagine che seguono approfondiscono le situazioni più comuni sui materiali compositi: l’ispezione dei laminati aeronautici e ferroviari, gli scafi in vetroresina, lo spessore dei rivestimenti, le prove di laboratorio sui provini e i controlli di accettazione e invecchiamento.

Dal settore allo strumento: cosa serve in pratica

Per difetti e integrità servono i rilevatori di difetti a ultrasuoni con le sonde dedicate e le termocamere per ispezione non distruttiva. Per lo spessore, gli spessimetri a ultrasuoni sul laminato e gli spessimetri per rivestimenti non metallici su gelcoat e vernici. Per la durezza, i durometri Barcol; per raggi e profili, gli archimetri e strumenti per forma e contorno; per le prove sui provini, i dinamometri con i banchi prova.