La tomografía computarizada industrial ( TC ) es cualquier proceso tomográfico asistido por computadora , generalmente tomografía computarizada con rayos X , que utiliza irradiación para producir representaciones tridimensionales internas y externas de un objeto escaneado. La tomografía computarizada industrial se ha utilizado en muchas áreas de la industria para la inspección interna de componentes. Algunos de los usos clave de la tomografía computarizada industrial han sido la detección de fallas, el análisis de fallas, la metrología, el análisis de ensamblajes y las aplicaciones de ingeniería inversa . [1] [2] Al igual que en las imágenes médicas , las imágenes industriales incluyen tanto la radiografía no tomográfica ( radiografía industrial ) como la radiografía tomográfica computarizada (tomografía computarizada).
El escaneo de haz lineal es el proceso tradicional de escaneo CT industrial. [3] Se generan rayos X y el haz se colima para crear una línea. Luego, el haz de rayos X se traslada a través de la pieza y el detector recopila datos. Luego, los datos se reconstruyen para crear una representación volumétrica en 3D de la pieza.
En el escaneo de haz cónico , la pieza que se va a escanear se coloca en una mesa giratoria. [3] A medida que la pieza gira, el cono de rayos X produce una gran cantidad de imágenes 2D que son recopiladas por el detector. Luego, las imágenes 2D se procesan para crear una representación volumétrica 3D de las geometrías externa e interna de la pieza.
La tecnología de tomografía computarizada industrial se introdujo en 1972 con la invención del escáner de tomografía computarizada para imágenes médicas por Godfrey Hounsfield . La invención le valió un Premio Nobel de Medicina, que compartió con Allan McLeod Cormack . [4] [5] Muchos avances en la tomografía computarizada han permitido su uso en el campo industrial para la metrología, además de la inspección visual utilizada principalmente en el campo médico ( tomografía computarizada médica ).
Entre los diversos usos y técnicas de inspección se incluyen las comparaciones de piezas con CAD, las comparaciones de piezas con piezas, el análisis de ensamblajes y defectos, el análisis de huecos, el análisis de espesores de pared y la generación de datos CAD. Los datos CAD se pueden utilizar para ingeniería inversa , dimensionamiento geométrico y análisis de tolerancias, y aprobación de piezas de producción. [6]
Una de las formas más reconocidas de análisis mediante TC es el análisis visual o de ensamblaje. La tomografía computarizada proporciona vistas del interior de los componentes en su posición de funcionamiento, sin necesidad de desmontarlos. Algunos programas de software para la tomografía computarizada industrial permiten tomar medidas a partir de la representación volumétrica del conjunto de datos de TC. Estas medidas son útiles para determinar las holguras entre las piezas ensambladas o la dimensión de una característica individual.
Tradicionalmente, la detección de defectos, huecos y grietas en un objeto requería pruebas destructivas. La tomografía computarizada puede detectar características internas y fallas mostrando esta información en 3D sin destruir la pieza. La tomografía computarizada industrial (rayos X 3D) se utiliza para detectar fallas dentro de una pieza, como porosidad [7] , una inclusión o una grieta [8] . También se ha utilizado para detectar el origen y la propagación de daños en el hormigón [9] .
Los componentes de fundición de metal y de plástico moldeado suelen ser propensos a la porosidad debido a los procesos de enfriamiento, las transiciones entre paredes gruesas y delgadas y las propiedades del material. El análisis de huecos se puede utilizar para localizar, medir y analizar huecos dentro de componentes de plástico o metal.
Tradicionalmente, sin pruebas destructivas, la metrología completa solo se ha realizado en las dimensiones exteriores de los componentes, como con una máquina de medición de coordenadas (CMM) o con un sistema de visión para mapear las superficies exteriores. Los métodos de inspección interna requerirían el uso de una radiografía 2D del componente o el uso de pruebas destructivas. La tomografía computarizada industrial permite una metrología no destructiva completa. Con una complejidad geométrica ilimitada, la impresión 3D permite crear características internas complejas sin impacto en el costo, características a las que no se puede acceder con la CMM tradicional. El primer artefacto impreso en 3D que está optimizado para la caracterización de la forma mediante tomografía computarizada TC [10]
El método de elementos finitos basado en imágenes convierte los datos de imágenes 3D de la tomografía computarizada con rayos X directamente en mallas para el análisis de elementos finitos . Los beneficios de este método incluyen el modelado de geometrías complejas (por ejemplo, materiales compuestos) o el modelado preciso de componentes "tal como se fabrican" a escala micrométrica. [11]
Se prevé que el mercado de tomografía computarizada industrial alcance un tamaño de USD 773,45 millones a USD 1.116,5 millones entre 2029 y 2030. Las tendencias regionales muestran que se espera un fuerte crecimiento del mercado, particularmente en la región de Asia y el Pacífico, pero también en América del Norte y Europa, debido a las estrictas normas de seguridad y el mantenimiento preventivo de los equipos industriales. [12] [13] El crecimiento está siendo impulsado principalmente por el desarrollo continuo de dispositivos y servicios de TC que permiten realizar pruebas precisas y no destructivas de los componentes. Las innovaciones como el uso de inteligencia artificial para análisis automatizados de fallas y el desarrollo de sistemas de TC móviles están ampliando las posibilidades. [14]