La saldatura laser della plastica è in grado di incollare gruppi incredibilmente complessi e difficili che altri metodi non possono eguagliare. Ma le applicazioni di incollaggio più impegnative richiedono metodi di controllo della qualità altrettanto impegnativi, che fino a poco tempo fa non esistevano.
Nonostante i vantaggi, la saldatura laser della plastica è ancora sconosciuta a molte aziende.
La saldatura laser della plastica è una delle tecniche di incollaggio dei polimeri in più rapida crescita nei settori dei dispositivi medici, dell'automobile e dell'elettronica di consumo.
E per una buona ragione.
L'elenco dei vantaggi rispetto ad altri metodi di incollaggio è impressionante.
Tuttavia, nonostante i vantaggi, la tecnologia e il know-how sono largamente sconosciuti a molti ingegneri e organizzazioni.
Se si combina un metodo di assemblaggio sconosciuto con applicazioni che presentano un elevato grado di complessità, non c'è da stupirsi che ci sia una certa riluttanza a passare da metodi collaudati come la saldatura a ultrasuoni.
È una questione di fiducia.
Finora non esistevano metodi per analizzare direttamente la qualità delle saldature finali in corso. Il controllo qualità si affidava a uno dei due metodi:
- metodi indiretti, in sostanza il monitoraggio dei parametri di processo correlati a saldature già note e di buona qualità
oppure
- test post-saldatura, per esempio test di scoppio, di tenuta e di pressione, che sono tutti distruttivi e non possono essere eseguiti in tempo reale.
Ma una nuova e promettente tecnologia è ora in grado di analizzare direttamente la qualità della saldatura in tempo reale, durante il processo e senza distruggere l'assemblaggio.
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La soluzione: l'ispezione con visione artificiale all'infrarosso
La tecnologia di visione artificiale non è nuova ed è ampiamente conosciuta, ma non è mai stata implementata con successo negli scenari di produzione della saldatura laser della plastica.
Il problema evidente è che, per la natura stessa della saldatura laser della plastica, il giunto è oscurato dallo strato di giunzione superiore.
È necessario un modo per vedere "attraverso" la plastica e all'interno del giunto, una sorta di "visione a raggi X".
In questo caso, però, non si tratta di raggi X, ma di radiazioni dello spettro infrarosso.
L'esecuzione è complessa, ma il concetto è piuttosto semplice: la saldatura laser della plastica si basa su uno strato superiore trasmissivo nello spettro dell'infrarosso per far entrare la radiazione laser nel giunto.
Utilizzando una speciale telecamera a infrarossi con una sofisticata illuminazione del gruppo saldato, è possibile "vedere attraverso" la plastica e penetrare nel giunto.
"Ora abbiamo la possibilità di analizzare direttamente un giunto saldato. Non dobbiamo più cercare di dedurre la qualità con un monitoraggio indiretto del processo".
-Dax Hamilton, Direttore e Responsabile globale di prodotto - Saldatura laser di plastica, Dukane.
Automatizzazione del processo di ispezione
L'immagine prodotta può essere analizzata automaticamente dal software di elaborazione delle immagini, il che significa che il controllo di qualità in tempo reale e in corso d'opera può essere automatizzato al 100%.
In una frazione di secondo, il sistema di telecamere può scattare un'immagine "trasparente" del giunto di saldatura, inviarla al software di elaborazione delle immagini e analizzare oggettivamente la qualità della saldatura.
Le immagini prodotte possono essere ispezionate visivamente per scoprire difetti e spazi vuoti nelle giunzioni di saldatura e, sebbene ciò sia eccellente per lo sviluppo del processo, in piena produzione l'immagine deve essere distillata in criteri "pass/fail" su cui la linea di automazione può agire.
Utilizzando criteri e requisiti specifici per l'applicazione, ricavati da pezzi buoni e cattivi, gli algoritmi del software possono essere addestrati per individuare difetti minuscoli, della dimensione di un pixel, che possono essere anche di pochi micron.
All'interno del software di ispezione visiva è possibile impostare delle soglie che consentono di superare o meno una saldatura in base alla gravità del difetto presente.
Criteri che possono essere analizzati:
- Lacune
- Bruciature o occlusioni
- Consistenza del giunto
- Bolle o deformazioni del giunto (causate dal surriscaldamento)
- Rapporti di contrasto (aree non saldate o sottosaldate)
È possibile analizzare anche le caratteristiche dei giunti non saldati:
- Posizionamento interno dei pezzi
- Riconoscimento dei punti di riferimento per la localizzazione dell'assemblaggio
Cosa significa questo per il settore della saldatura laser della plastica?
La saldatura laser della plastica è già stata adottata a un ritmo incredibile in molti settori grazie ai suoi vantaggi rispetto ad altri metodi di incollaggio. Con un metodo affidabile per il controllo di qualità non distruttivo e in tempo reale, dovrebbero esserci ancora meno resistenze per le aziende che vogliono sostituire i metodi di incollaggio tradizionali nei settori dei dispositivi medici, dell'automobile e dell'elettronica di consumo.
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