Ensayos no destructivos de objetos de gran tamaño

Observar el interior de un objeto sin tener que alterarlo, abriéndolo o desmontándolo: ese es el objetivo de los ensayos no destructivos (END). Sin embargo, solo se pueden escanear los objetos que caben en el equipo de ensayo. En el proyecto GiantEye, el Instituto Fraunhofer de Circuitos Integrados IIS está desarrollando un nuevo e innovador sistema de tomografía computarizada de alta energía en su Centro de Desarrollo de Tecnología de Rayos X en Fürth. Este sistema permite el ensayo no destructivo y la digitalización de objetos grandes y complejos con el máximo nivel de detalle.

Los tomógrafos industriales tradicionales alcanzan sus límites físicos cuando se trata de grandes volúmenes y requisitos radiográficos elevados. El sistema de TC XXL del Fraunhofer IIS, construido en 2013, se considera la única instalación de acceso público del mundo capaz de escanear vehículos completos y contenedores de carga, pero este sistema requiere una manipulación compleja de los objetos de ensayo.

El nuevo sistema GiantEye va ahora un paso más allá de la tecnología actual. A diferencia de su predecesor, la fuente de radiación y el detector se sostienen en un pórtico y giran alrededor del objeto de prueba en un plano vertical, de forma similar a un escáner de TC médico de gran tamaño. Esto permite examinar objetos grandes en su orientación horizontal natural sin tener que colocarlos primero de lado. De este modo, los investigadores pueden lograr condiciones de medición adecuadas en zonas altamente absorbentes, como la batería de un vehículo eléctrico. El sistema elimina las tensiones mecánicas que podrían falsear el resultado de la medición o incluso dañar el objeto medido. “La tecnología puede utilizarse así por primera vez en un entorno de producción, como en la producción inicial de complejos sistemas de baterías de alta tensión”, afirma Alexander Ennen, director del departamento de Métodos y Sistemas para Aplicaciones Específicas del Fraunhofer IIS. El sistema estará disponible para socios industriales a principios de 2027.

Los componentes técnicos centrales de GiantEye son un acelerador lineal con una energía de rayos X de nueve megaelectronvoltios y un sistema de manipulación de alta precisión, así como un sistema detector que permite resoluciones de medición 3D de hasta 100 micrómetros. La combinación de una fuente de rayos X de alta energía y detectores robustos permite además la radiografía de componentes gruesos y materiales densos, como los que se encuentran en vehículos completos, baterías de alta tensión o componentes de aeronaves. El preciso sistema de manipulación garantiza al mismo tiempo datos de imagen precisos con un mínimo de artefactos.

Una característica única de GiantEye es la integración de estos componentes en una arquitectura de escaneo industrial que combina precisión y eficiencia. Esta arquitectura del sistema permite, por primera vez, el examen CT rutinario de objetos de gran tamaño en un entorno industrial sin una preparación que requiera mucho tiempo. El diseño de pórtico horizontal permite tiempos de medición más cortos, una mayor calidad de imagen y menores riesgos para los objetos de prueba, especialmente en aplicaciones críticas para la seguridad, como el análisis de baterías de alta tensión.

El sistema también abre un amplio abanico de otras posibles aplicaciones, como el análisis de vehículos de pruebas de choque, la inspección final de componentes fabricados mediante impresión 3D y el diagnóstico de materiales en componentes de motores de gran tamaño. En la Universidad Técnica de Kaiserslautern, el sistema Gulliver CT ha sido capaz de examinar vigas de hormigón bajo carga en tres dimensiones desde 2024. Esto supuso un paso hacia las aplicaciones modulares de los grandes portales de TC. “También hay aplicaciones interesantes en el ámbito de la seguridad pública”, explica Norman Uhlmann, director del Centro de Desarrollo de Tecnología de Rayos X. “Un sistema como este, que permite obtener una visión más detallada del contenido de unidades de transporte cerradas sin tener que abrirlas a un coste elevado, representa un avance tecnológico significativo”.

“Nos encontramos en el umbral de una nueva era técnica y queremos poner nuestra innovación a disposición de todo el mundo para aplicaciones industriales”, explica Giovanni Del Galdo, director del Fraunhofer IIS. “Nuestra arquitectura de sistema modular nos permite desarrollar soluciones personalizadas para muchas tareas de ensayo diferentes. Esto abre interesantes oportunidades para una amplia gama de sectores, como el automovilístico, el aeroespacial y el energético”.

Los investigadores también están trabajando para perfeccionar el procesamiento de datos y la automatización del sistema. Las enormes cantidades de datos generadas por las tomografías computarizadas de alta energía requieren nuevos algoritmos para la rápida reconstrucción y evaluación de imágenes 3D. “El desarrollo también se centra en cómo trabajar con la enorme cantidad de datos. Nuestro objetivo no es solo construir un instrumento de medición, sino proporcionar todo un ecosistema para el uso eficiente de los datos”, afirma Ennen. “Tan pronto como sea posible realizar operaciones rutinarias, GiantEye cambiará para siempre el control de calidad y el desarrollo de productos para sistemas grandes y complejos”.