A roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerekhez kapcsolódó eszközrendszerek komoly fejlődésen mentek keresztül az elmúlt évtizedekben. Ugyanaz az exponenciális fejlődés tapasztalható a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek területén, ami a többi tudományágban is fel ütötte a fejét: különösen az orvostudomány, a számítástechnika és a hadiipar jár az élen, de az ott kifejlesztett technológiai vívmányok leszűrődnek más alkalmazási területekre, még ha kissé megkésve is.
Írásunk célja egy olyan perspektívából bemutatni a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszereket, ami betekintést nyújt a tudomány élvonalába. Ezek a tudományos világot mélységeiben átmozgató technológiai újítások átírják a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek eddig megszokott alkalmazási területeit, eszközrendszerét, és ezáltal az egész munkafolyamatot. Az exponenciális fejlődés görbéje egyre meredekebb és megállíthatatlanul menetelünk a szédítő magasságok felé.
Az információ és az anyag – Ipar 4.0
A negyedik ipari forradalom korát éljük, ahol turbó fokozatba kapcsol a fejlődés menete. Az első és a második ipari forradalom az izomerőt gépi erőre cserélte, a harmadik és az arra épülő, jelenkorban kibontakozó ipar 4.0 pedig az emberi mentális erőt cseréli szépen lassan mesterséges intelligenciára. A gyártás automatizálása a kezdeti gépesítéstől eljutott az úgynevezett kiberfizikai gyártási rendszerekmegjelenéséig. Ez lehetővé tette, hogy a különböző rendszerek más létesítményekkel kommunikáljanak, illetve, hogy saját magukról információt közöljenek. A roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek is alkalmazkodnak az új gyártási folyamatokhoz.
A roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek célja, hogy kinyerjék a vizsgálati darabból, és annak anyagából az információt. A röntgensugárzás, ultrahang vagy a megfestett folyadék áthatol az anyagszerkezetén, ami ezáltal hírt ad magáról. Az, hogy ennek az információnak a kinyerése milyen pontossággal, milyen gyorsasággal, milyen költségvonzattal történik, azt a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek sajátosságai és a hozzájuk kapcsolódó eszközrendszer hatékonysága határozza meg.
A különböző roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek összehasonlítása segít a megfelelő eljárás kiválasztásához, ugyanis nincs univerzális anyagvizsgálati módszer a tudomány jelenlegi állása szerint.
Az egyes roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek hatékonysága bizonyos feltételekhez kötöttek:
- a vizsgálat időbelisége: a hagyományos röntgenes anyagvizsgálat nem megfelelő gyors eredmények kimutatására
- a vizsgálati helyszín hozzáférhetősége: az extrém helyszínek kihívásai komoly nehézséget jelentenek a roncsolásmentes anyagvizsgálók számára
- az adott eljárás megbízhatósága vagy korlátozottsága: a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek kiválasztásánál fontos szempont, hogy milyen hatékonysággal alkalmazhatóak az adott feladat függvényében
- végül az anyagvizsgáló képzettsége és tapasztalata: bizonyos vizsgálati feladatok és eljárások elvégzése, illetve a vizsgálati eredmények kiértékelése komoly képesítést igényel.
Ugyanakkor ezeket a feltételeket és vizsgálati kihívásokat sorra írja át a tudományos fejlődés. A következőben bemutatunk négy példát az élvonalból, ami bizonyítja, hogy forradalmi korban élünk.
Digitális képalkotás és az egyidejűség
A digitális képalkotás számos alkalmazási területet gyarmatosított, a fotográfiában pedig szinte teljesen kiirtotta az analóg felvételezési módot. A roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek terén is komoly változásokat hozott, az ultrahangos anyagvizsgálat terén kiemelten, de az elmúlt 5-10 évben a radiográfiában is – annyira, hogy teljesen új vizsgálati feladatok ellátására is alkalmassá vált a radiográfia, amely korábban lehetetlen volt a hagyományos, filmre készült röntgenfelvétellel. Bár még mindig használatos bizonyos vizsgálati helyzetekben, rendkívül időigényes a filmek előhívása, azoknak tárolása, archiválása pedig nem illeszkedik a jelenlegi felgyorsult tempóhoz, ahol azonnali digitalizációra, és a vizsgálattal szinte egyidejű kiértékelésre van szükség – erre ad lehetőséget a digitális radiográfia fejlett képalkotó rendszere, a DDA, vagyis a direct digital array.
Ahogy benne is van a nevében direkt, közvetlen képalkotásra képes, ezáltal lehetővé teszi a vizsgált darab primer digitalizációját, az érzékeny flat panel segítségével, ami képes az anyagon áthatoló sugárforrást azonnal digitális képpé alakítani, így az anyagvizsgáló már a helyszínen kiértékelheti az eredményt. Különösen autóipari beszállítók esetében nagy előny, ugyanis több ezer termék selejtkereső OK/NOK vizsgálatában, a DDA a leghatékonyabb megoldás.
A DDA egyik korlátozó tényezője, hogy a merev panel miatt, nem a legideálisabb választás hengeres testek, például csővarratok vizsgálatára, ugyanakkor a tudomány élvonalában, bár még jelenleg főleg orvostudományi alkalmazási területeken, kísérleteznek amorf, a vizsgált darab formájához organikusan igazodó, hajlítható, vékony panel kialakításával.
Drónok használata extrém helyszíneken
A roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek kiválasztásánál sarkalatos pont a vizsgálati helyszín hozzáférhetősége. A nagy magasságokból és hozzáférhetetlen vagy az emberi életre veszélyes helyekből adódó kihívásokat ugyanakkor, ahogy több alkalmazási területen, így a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek esetében is átírják a drónok.
Az ultrahangos vizsgálatok és a vizuális vagy szemrevételezéses eljárások drónnal történő végrehajtására nyújt lehetőséget a Terra Drone, holland robotikai cég, amely elsősorban európai olaj- és élelmiszeripari cégek roncsolásmentes anyagvizsgálatainak a segítségére szolgál. A cég 2019-ben a Drone Hero Contest, innovációs versenyt is megnyerte.
Különösen az ultrahangos anyagvastagság mérésben (pl. tartályok falvastagsága) jelent kiemelkedő előnyt az innováció. A fejlesztésnek köszönhetően elkerülhető, hogy veszélyes helyekre kelljen embert küldeni, ráadásul az innováció a vizsgálatra szánt időt is nagyban csökkenti: 60-ról 40%-ra.
Ultrahangos anyagvizsgálat újragondolva
Az ultrahangnak több fajtája van, amelyre ráépülnek a különböző eszközrendszerek, egy új hibrid technológia, az EMAT (Electro-Magnetic Acoustic Transducer) vagyis az elektromágneses akusztikus jelátalakító pedig új horizontokat tárt fel a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek alkalmazási területein, különösen az autóipari hegesztett alkatrészek gyors és költséghatékony anyagvizsgálata esetében, de számos más iparág is megtalálta hatékony alkalmazását, mint például az elsődleges fémgyártás és fémfeldolgozás, vasút- és csővezeték ipar, illetve a kazán- és nyomástartó edény ipar.
Működési elve elektromágneses mechanizmusokon alapul, így a vizsgálat elvégzéséhez nem szükséges a közvetlen összekapcsolódás az anyag felületével. Az EMAT rendelkezik az ultrahangos anyagvizsgálat összes előnyével. A működési elvről itt lehet olvasni bővebben.
Deep learning – helyettesíthető-e az ember?
A modern civilizáció nagy kérdése, hogy eljön-e azaz idő, amikor önműködő gépek az emberi intelligenciát felülmúlva szükségtelenné tesznek olyan szakmákat, mint a roncsolásmentes anyagvizsgáló. Az ipari forradalmak során az ember fizikai erejét átvették a gépek és lassan az emberi intelligencia is hasonló sorsra jut, figyelve a jelenlegi fejlesztéseket a mesterséges intelligencia élvonalában, a deep learning terén.
YOLO rövidítése új értelmet nyer a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek esetében: egy mélytanuló algoritmust jelöl, amelynek jelentése: You Only Look Once. Vasúti elemek roncsolásmentes vizsgálatára, hegesztési hibák keresésére, betonszerkezetek felületi repedéseinek valós idejű feltárására is kitűnően alkalmas: a YOLO az egyik legkomolyabb objektum felismerésre, gépi látásra használt algoritmus, a hálózatán csak egyszer kell keresztül futtatni a vizsgálat tárgyát, mert az előző algoritmusokkal ellentétben, egységként érzékeli és kezeli a vizsgált képet, innen kapta nevét is: „you only look once”. Ha így halad a gépi látás fejlődése, akkor kettőt nézünk és az innováció már át is írta az emberi tényező szerepét a történelemben.
A roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek hatékonysága
Az innováció akkor tudja a költség- és időhatékonyságot, illetve a fenntartható fejlődést szolgálni, ha szervesen beépül az anyagvizsgálók szemléletmódjába, így lesznek a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek a hozzájuk kapcsolódó innovatív eszközrendszereknek köszönhetően tűpontosan az adott vizsgálati feladatra optimalizáltak. Külön említést érdemel ez a rendszerelvű gondolkodás, ezért itt részletesebben körüljártuk az innováció, a hatékonyság és az anyagvizsgálók viszonyát. A technológiai újítások csak úgy hatásosak igazán, ha értő kezekben vannak. Kell a szakmai tapasztalat, és az emberi ítélőerő. Még egyelőre nem vette át a helyünket a mesterséges intelligencia…
