Individuazione precoce dei difetti più piccoli
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Ogni anno, miliardi di prodotti vengono sigillati in imballaggi in pellicola. Questi imballaggi devono garantire un'ermeticità affidabile, soprattutto in settori soggetti a normative specifiche come l'industria medica e alimentare. Nell'ambito del progetto OCTInline, i ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per le tecnologie e i sistemi ceramici (IKTS) hanno sviluppato un sistema di collaudo innovativo. La tomografia a coerenza ottica (OCT) può essere utilizzata per rilevare in modo non distruttivo i difetti nelle sigillature in tempo reale durante il processo di confezionamento, con una risoluzione nell’ordine dei micrometri.
«La tomografia a coerenza ottica è un metodo di imaging che utilizza la luce infrarossa», spiega Conner Phillips, ricercatore presso il Gruppo Tecnologie di Caratterizzazione del Fraunhofer IKTS. «Questo metodo è stato originariamente sviluppato per l’oftalmologia, ma è in grado di generare in modo non distruttivo immagini tridimensionali della struttura sub-superficiale di un’ampia varietà di materiali e di rilevare la presenza di irregolarità o difetti». Il sistema funziona inviando luce nel vicino infrarosso all’interno del materiale e rilevando i segnali riflessi. Questi dati producono immagini tridimensionali ad alta risoluzione della struttura interna. I difetti del materiale, le sacche d’aria o le aree non sigillate in modo adeguato vengono resi visibili senza danneggiare la confezione o il prodotto.
Rilevamento continuo di difetti di dimensioni minime pari a otto micrometri
Nell’ambito del progetto OCTInline, finanziato con fondi pubblici, i ricercatori dell’IKTS hanno integrato la tecnologia OCT direttamente nel processo di sigillatura della macchina confezionatrice di un partner industriale. Il sistema verifica in modo continuo e non distruttivo la qualità della sigillatura della confezione in tempo reale, mentre il processo procede a velocità di produzione fino a 25 metri al minuto. «Siamo in grado di rilevare e visualizzare vari pori nella saldatura fino a una dimensione di otto micrometri», afferma Ralf Schallert, responsabile del gruppo Tecnologie di caratterizzazione presso il Fraunhofer IKTS.
La vera sfida consiste nel combinare questa alta risoluzione con un’elevata velocità di produzione. Più piccoli sono i difetti, maggiore è la quantità di dati da raccogliere e analizzare. Anche l’integrazione del sistema nel processo industriale ha posto delle sfide al team di progetto. Anche la più lieve vibrazione del film può influire sulla misurazione. «Abbiamo dovuto trovare un equilibrio tra profondità di campo, tempo di esposizione e movimento del film», spiega Phillips.
I nuovi requisiti in materia di imballaggi sostenibili rendono ancora più importanti i test affidabili sull’integrità delle saldature. Sempre più produttori stanno optando per pellicole monomateriche riciclabili. Queste sono più facili da riciclare rispetto ai materiali compositi multistrato. “Le pellicole monomateriche sono molto interessanti dal punto di vista ambientale, ma purtroppo sono più soggette a difetti di saldatura”, afferma Schallert. “Ciò aumenta la necessità di un monitoraggio continuo.”
Tassi di scarto inferiori, maggiore affidabilità del processo
I test in tempo reale offrono molteplici vantaggi ai produttori. Un rilevamento più rapido dei difetti riduce gli scarti e il consumo di materiale. Oltre a rilevare i difetti effettivi, il sistema fornisce anche informazioni sulle condizioni dei macchinari e delle attrezzature.
«Molti difetti insorgono perché la pressione e la temperatura non sono ottimizzate per il materiale o perché gli utensili si consumano nel tempo», spiega Schallert. «I dati OCT ci consentono di visualizzare cambiamenti di questo tipo e di individuarli in una fase precoce, ad esempio quando è necessario sostituire un utensile».
Da luglio 2026 è in funzione un sistema dimostrativo presso il partner di progetto Kallfass Verpackungsmaschinen GmbH a Nürtingen, dove viene anche presentato ai potenziali clienti.
Flessibilità per diverse applicazioni
«L’industria dell’imballaggio è solo uno dei tanti settori potenziali in cui questa tecnologia può essere impiegata», aggiunge Schallert. I sistemi possono essere adattati individualmente a diversi materiali e requisiti. La tecnologia può quindi essere utilizzata per un’ampia gamma di applicazioni industriali.
È adatta a materiali trasparenti e semitrasparenti e a numerose attività nel campo del controllo qualità industriale. Ad esempio, oltre agli imballaggi, è possibile testare rivestimenti funzionali, componenti ceramici o parti prodotte mediante produzione additiva. «L’OCT può svolgere un ruolo importante ovunque sia necessario rilevare in modo affidabile strati sottili, strutture interne o difetti minimi. Le potenziali applicazioni spaziano dalla tecnologia medica alle superfici funzionali fino alla stampa 3D industriale», afferma Schallert.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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