Termografia: Ricerca e Sviluppo

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Ricerca e sviluppo / Test non distruttivi

Ogni giorno, in tutto il mondo, vi sono scienziati alla ricerca di nuovi metodi che contribuiscano alla risoluzione di problemi. La termografia a infrarossi si è rivelata uno strumento impareggiabile per affrontare e risolvere una vasta gamma di questioni e problemi scientifici. Grazie alla capacità di analisi non distruttiva, i sistemi termografici sono un importante strumento per molte applicazioni nel settore della ricerca e sviluppo. La termografia è la produzione di immagini a infrarossi (o immagini termiche) ottenute con una telecamera a infrarossi, detta termocamera. Sulla base di tali immagini termiche si possono eseguire accurate misurazioni della temperatura, per individuare differenze di temperatura anche minime. Numerosi ricercatori, attivi nello sviluppo di prodotti, nella ricerca di base o applicata, hanno scoperto che gli infrarossi sono un metodo non distruttivo, affidabile e rapido che li supporta nel lavoro di ogni giorno.

I vantaggi dell’infrarosso
La creazione di modelli termici è un compito molto arduo. Spesso non si sa dove applicare esattamente le termocoppie necessarie per effettuare accurate misurazioni e valutare con efficacia la dissipazione di calore. La termocoppia inoltre, poiché deve necessariamente essere in contatto con il componente da testare, può influire sui risultati della misurazione. Gli infrarossi hanno il vantaggio di produrre immagini molto complete, senza contatto. Anche se non è noto il punto esatto in cui potrebbe essere localizzato il problema, alla fine quest’ultimo apparirà con chiarezza all’interno della ben definita immagine a infrarossi, spesso nel punto più inatteso. Un altro vantaggio è dato dal fatto che, utilizzando la termografia a infrarossi per i test sui prototipi, i costruttori possono evitare campagne di richiamo di prodotti risultati difettosi. I costi legati al rientro possono ammontare, a volte, a milioni di Euro. Tali costi potrebbero essere evitati utilizzando la tecnologia a infrarossi nella fase di sviluppo del prodotto.

Recenti sviluppi tecnologici Le telecamere a infrarossi attualmente sul mercato sono in grado di produrre immagini a elevatissima risoluzione; ciò consente di scattare immagini termografiche nitide anche degli oggetti più piccoli, senza contatto. Le termocamere più costose, progettate soprattutto per le applicazioni scientifiche sofisticate, individuano differenze di temperatura minime (fino a 0,02°C) in un range di temperatura molto ampio. Si possono anche riprendere e salvare fotogrammi, per eseguire analisi dettagliate e complete di eventi altamente dinamici, che nel settore R&S sono all’ordine del giorno. Da un punto di vista economico, i detector di nuova generazione hanno reso le termocamere estremamente convenienti. Grazie a questi passi avanti, anche le uni-versità e i centri di ricerca più piccoli stan-no scoprendo i vantaggi degli infrarossi. Per finire, il software di supporto della tec-nologia a infrarossi è oggi molto potente. Confrontare visivamente immagini termiche può essere difficile: a volte in gioco vi sono cambiamenti di temperatura minimi, che è impossibile individuare a occhio nudo. Funzioni come la sottrazione d’immagine consentono di confrontare due immagini termografiche, sottraendo a un’immagine campione la temperatura di ciascuno dei pixel dell’altra. L’immagine ottenuta mostrerà unicamente le differenze di temperatura esistenti tra le due immagini. Le applicazioni scientifiche della termografia a infrarossi sono numerose e localizzate nei campi più disparati. Le termocamere di FLIR Systems consentono di visualizzare in tempo reale i modelli di distribuzione termica sia per prodotti di piccole dimensioni, come circuiti IC ibridi, sia per grandi soggetti come motori di jet o di razzi.

Applicazioni in campo medico
MedicinaLa temperatura del corpo umano è un fenomeno complesso. L’uomo produce calore che si deve disperdere nell’ambiente. La pelle funziona da interfaccia tra la produzione di calore e l’ambiente. Questo organo dinamico si adegua costantemente per bilanciare le condizioni interne ed esterne, rispondendo alle esigenze fisiologiche del corpo. Gli infrarossi sono ampiamente accettati come strumento accurato e affidabile per effettuare esami medici e diagnosi. I cambiamenti nella conduttività termica della pelle causati da scottature, ulcere o operazioni di microinnesto possono essere facilmente individuati e monitorati con un sistema di visualizzazione termografica sensibile. Tra le applicazioni più comuni: diagnostica con largo anticipo di tumori alla pelle, trattamento del dolore, valutazione della profondità di scottature, operazioni chirurgiche a cuore aperto, ...

Settore dell’auto
AutoLa Ricerca e Sviluppo nel settore automobilistico punta a sviluppare nuovi e migliori modelli in tempi più rapidi e con maggiore efficienza in termini di costi. Riuscire a lanciare più rapidamente sul mercato nuovi modelli è uno dei fattori chiave del successo nel settore dell’auto. I ricercatori stanno guardando alla gestione termica complessiva delle autovetture e stanno sviluppando soluzioni per la produzione di calore per i motori e prodotti di controllo della temperatura sottoscocca. La termografia a infrarossi offre la possibilità di ottenere un’immagine in tempo reale della situazione, senza contatto, consentendo di visualizzare immediatamente le aree in cui possono insorgere problemi, con vantaggi enormi rispetto all’impiego, ad es., di termocoppie. Oggi gran parte delle funzioni delle autovetture, come lo sbrinatore per il parabrezza, il riscaldamento del sedile e molte altre ancora, sono sviluppate con l’aiuto della termografia a infrarossi. Anche le aziende dell’indotto automobilistico sfruttano i vantaggi della tecnologia a infrarossi. Per esempio questa tecnologia è usata comunemente nel settore dei pneumatici, per lo sviluppo di nuovi modelli.

Applicazioni in campo veterinario
VeterinariaNumerosi veterinari utlizzano già la termografia a infrarossi come metodo non invasivo, affidabile e rapido, per individuare punti caldi. Questa tecnica fornisce infatti, in tempo reale, una mappa visiva dei gradienti della temperatura della pelle. Poiché il calore è uno dei segnali principali dell’approssimarsi di infiammazioni o infortuni, si possono usare gli infrarossi per individuare e diagnosticare con largo anticipo tali problemi. Questa tecnologia consente anche di individuare facilmente nervi e muscoli sfilacciati. Tra le applicazioni più comuni: deviazioni assiali, patologie articolari, fratture, tendinopatie, sindrome podotrocleare. Oltre al largo impiego nella diagnosi ai cavalli, sta crescendo fortemente l’utilizzo degli infrarossi da parte di zoologi in tutto il mondo anche per comprendere meglio il comportamento degli animali, per osservarne gli spostamenti notturni o per effettuare il censimento nei parchi nazionali.

Schede di circuiti stampati
CircuitiScienziati in tutto il mondo ricercano costantemente soluzioni idonee alle loro specifiche applicazioni, sfruttando le tecnologie più disparate. In alcuni casi, le termocamere a infrarossi hanno già dimostrato di essere uno strumento indispensabile, in grado di tutelare con successo gli investimenti grazie al controllo della qualità e di salvare vite umane grazie all’individuazione di potenziali cause di incendio. Nel campo dell’elettronica, comunque, la termografia a infrarossi è molto di più di uno strumento importante per la sicurezza contro gli incendi o per la garanzia della qualità dei prodotti. Questa tecnologia può essere usata ancora nella fase di progettazione di complesse schede di circuiti, per evitare difetti successivi e costose campagne di richiamo. Nei lavori di riparazione, inoltre, è spesso possibile individuare ed eliminare con incredibile facilità le cause di guasto, analizzando l’irradiazione di calore. Nel nostro mondo, sempre più dominato dai computer, è in atto la tendenza di progettare e realizzare prodotti sempre più piccoli, sempre più potenti e più facili da utilizzare. Gli scienziati incaricati della progettazione di questi prodotti devono fronteggiare una sfida importante: gestire la dissipazione di calore senza ripercussioni sulle prestazioni o sui costi. Fino a poco tempo fa era estremamente difficile comprendere con precisione i comportamenti termici. Ora grazie alla termografia gli ingegneri sono in grado di visualizzare e quantificare con facilità i modelli termici degli apparecchi che realizzano. La di-sponibilità di ottiche macro e micro consente di visualizzare anche i soggetti più piccoli. Tra gli esempi tipici di applicazione si possono citare le schede di circuiti stampati per computer portatili, telefoni cellulari, apparecchi audiovisivi, ecc...

Analisi delle sollecitazioni
SollecitazioniL’analisi delle sollecitazioni si effettua sui materiali più svariati. Tale test distruttivo consente di calcolare il momento in cui un materiale perde la sua forza e inizia a rompersi. Queste analisi sono estremamente importanti per la ricerca nel settore aeronautico, per esempio.

Settore farmaceutico
FarmaceuticoGli infrarossi contribuiscono allo sviluppo di nuovi farmaci. Gli scienziati guardano alle differenze di temperatura nelle reazioni chimiche e studiano i processi nelle piastre microtiter.

Settore alimentare
AlimentareLo sviluppo di nuove tecniche di cottura o congelamento può essere un compito molto arduo. Se non adeguatamente sviluppate e applicate, certe tecniche possono risultare pericolose per la conservazione dei cibi e per la salute. Gli infrarossi sono in grado di fornire informazioni vitali su ciò che avviene durante questi processi.


Università
UniversitàRicerca di base o applicata. Studi di termodinamica, dei fluidi e molto altro. La tecnologia a infrarossi è divenuta sempre più accessibile e le università utilizzano la termografia a infrarossi per le applicazioni più svariate.


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