Il termine "supermateriali" comprende il diamante sintetico fabbricato, il nitruro di boro cubico (CBN), il carburo di tungsteno e il diamante cementato al silicio. Element Six, membro del Gruppo De Beers, produce prodotti specializzati e innovativi ad alte prestazioni a base di supermateriali, tra cui materiali per la lavorazione e la rettifica dei metalli nella produzione automobilistica, frese per la perforazione di petrolio e gas e finestre ottiche per sistemi laser ad alta potenza.
Misurazione ottica 3D per testare le applicazioni di taglio e rettifica
Presso il Global Innovation Centre (GIC) di Harwell, nel Regno Unito, Element Six sviluppa supermateriali diamantati sintetici per un'ampia gamma di applicazioni industriali. Nell'ambito delle applicazioni di taglio e rettifica, ciò significa sviluppare nuovo nitruro di boro cubico policristallino (PCBN), diamante policristallino (PCD) e graniglia di diamante o CBN per operazioni di taglio e rettifica di precisione dei metalli. Per testare a fondo questi nuovi materiali nelle applicazioni industriali, Element Six produce inserti da taglio ISO da utilizzare nei test di taglio dei metalli su torni e fresatrici, dove vengono misurate e analizzate le forze in corso di lavorazione, l'usura degli utensili e la qualità della superficie del pezzo.
"Avevamo bisogno di un sistema per misurare rapidamente e con precisione le geometrie e l'usura degli utensili".
Un feedback rapido ai team tecnici che sviluppano i materiali degli utensili è la chiave per una rapida innovazione. Con InfiniteFocus, Element Six dispone di un unico sistema di misura che accelera il feedback sullo sviluppo e fornisce la flessibilità necessaria per l'utilizzo nel suo variegato programma di test delle applicazioni: "Utilizziamo Bruker Alicona da oltre dieci anni. Inizialmente avevamo bisogno di un sistema in grado di misurare rapidamente e con precisione le geometrie degli utensili e le cicatrici da usura. Prima dovevamo effettuare molte misure diverse utilizzando vari sistemi e apparecchiature. Con Bruker Alicona abbiamo un unico sistema da cui è possibile effettuare tutte le misurazioni e le analisi".
Ottimizzazione della preparazione dei bordi nel campo dei µm e dei sub-µm
Nella produzione di inserti da taglio ISO a scopo di test, il team di Goulbourn-Lay utilizza i sistemi Bruker Alicona per accelerare i processi di controllo qualità. Una preparazione inadeguata dei bordi può comportare difetti, microfratture, bave e finiture superficiali scadenti, con conseguenti prestazioni di taglio non ottimali. La verifica della geometria e della finitura superficiale è quindi indispensabile. Element Six utilizza il sistema di misurazione ottica 3D per misurare parametri come l'angolo di smusso, la dimensione del raggio di affilatura e la larghezza dello smusso con un'approssimazione di 3 micron. Grazie alla sua speciale tecnologia, InfiniteFocus è in grado di misurare con precisione le geometrie più complesse degli utensili da taglio, con pendenze superficiali anche molto elevate.
Valutazione del volume totale di materiale consumato e accumulato
In una seconda fase, Element Six confronta la struttura tridimensionale degli utensili prima e dopo il loro utilizzo per determinare parametri importanti, come il volume totale del materiale usurato e accumulato. I parametri misurati comprendono la profondità e il volume del cratere, il difetto massimo e medio sulla superficie di taglio, l'usura del fianco e l'usura della tacca. Ciò fornisce informazioni sul contatto tra il tagliente e il pezzo durante il processo di taglio. Matthew Goulbourn-Lay spiega: "Per verificare l'usura di ciascun materiale di nuova concezione, confrontiamo le cicatrici di usura dei diversi materiali. Le varie misurazioni e visualizzazioni effettuate ci permettono di costruire un quadro migliore di come uno specifico materiale per utensili si usura nel tempo. Questo ha portato a numerosi sviluppi di materiali sia in PCBN che in PC.
Risultati di misura rapidi per un feedback veloce sul processo di produzione
Grazie al breve tempo di misurazione, è possibile fornire rapidamente un feedback al processo di produzione e adattare di conseguenza i parametri della macchina. Inoltre, InfiniteFocus fornisce informazioni a colori reali per ogni posizione di misura, che sono perfettamente registrate nei dati di altezza. Le scheggiature nel campo dei micro e submicrometri vengono visualizzate con una codifica a colori, che ha aiutato Element Six a mostrare l'usura chimica e abrasiva dell'utensile. Matthew Goulbourn-Lay sottolinea che: "Abbiamo anche utilizzato la mappatura della superficie dei dischi diamantati di grandi dimensioni che sono stati usurati nella loro applicazione specifica. Capire la profondità e la mappa dell'usura è stato incredibilmente utile".
Flessibilità e ampia gamma di misure possibili
Goulbourn-Lay e il suo team sono rimasti colpiti dalla flessibilità del sistema di misura e dalla gamma di opzioni di misura disponibili, che rappresentano la soluzione ideale per l'ambiente di ricerca e sviluppo. Dopo aver utilizzato il sistema InfiniteFocus G4 per molti anni e averlo aggiornato, nel 2016 la Element Six ha deciso di investire in una seconda soluzione Bruker Alicona, il sistema successore InfiniteFocus G5. "Volevamo lo stesso software che il nostro personale conosceva e che fosse facile da gestire. La ripetibilità è importante per il nostro processo di controllo qualità e apprezziamo la flessibilità d'uso e le capacità dei sistemi", conclude Golbourn-Lay.
