La failure Analysis è una metodologia utilizzata per analizzare le modalità di guasto o di difetti di un processo, prodotto o sistema attraverso un approccio multidisciplinare che garantisce una visione a 360° del prodotto/processo. Essa consente di raccogliere molte informazioni, che derivano dalle reali condizioni di funzionamento di un componente o di un processo, e di analizzarle al fine di determinare le cause di un guasto e di impedirne la ricorrenza. La failure analysis, unitamente ai criteri progettuali, rappresenta uno degli strumenti funzionali alle imprese per migliorare la qualità dei loro prodotti e dei loro processi.
Failure analysis di protesi d’anca
Il servizio si struttura in una serie di attività multidisciplinari volte a simulare, valutare ed identificare il meccanismo di rottura di un processo, prodotto o sistema. Le informazioni così raccolte vengono rimesse in circolo e permettono di determinare le cause di un guasto e di impedirne la ricorrenza. In particolare tali attività comprendono simulazioni “Finite element analysis” (FEA) di varia natura ed i relativi set up di prova sperimentali che validano il modello, un’accurata analisi della letteratura per verificare lo stato dell'arte del componente/prodotto da analizzare, uno studio morfologico della superficie di rottura al fine di identificare le features e quindi ricondurre il meccanismo di rottura alle condizioni di carico associate, prove di caratterizzazione di varia natura per verificare la corrispondenza con le specifiche (capitolati) e processi accelerati per simulare gli stessi risultati ottenuti sul campo.
Il servizio è funzionale a migliorare la qualità dei prodotti e dei processi e puntare allo “zero difetti e zero guasti”
L’attività di failure analysis difficilmente può essere svolta internamente in piccole e medie realtà, in quanto le competenze e strumentazioni necessarie per svolgerla correttamente richiedono investimenti consistenti. Inoltre possono verificarsi rotture e/o problematiche legate a fattori che esulano dall’esperienza del progettista o dell’utilizzatore finale.
È una metodologia applicabile a tutti i settori industriali. NCS Lab ha già applicato tale metodologia a dispositivi medici (protesi, dispositivi di fissazione interna ed esterna per fratture ossee, macchine industriali di varia natura quali sistemi di infusione e pompaggio, posizionatori e tensionatori, ecc.), all'automotive (sia nel settore corse e vetture ad alte prestazioni che per la produzione di veicoli di serie), alle telecomunicazioni (es. satelliti).
Ratchet marks in corrispondenza della zona di nucleazione di un innesco a fatica. Meccanismo transgranulare a basso livello di plasticità
Processo completo per la ricerca delle cause della rottura dello stelo della protesi d’anca
Lo stelo della protesi d’anca è la parte metallica inserita nell’estremità superiore del femore e porta la testa della protesi. A seguito di una rottura del componente impiantato su di un paziente, il produttore ha richiesto un’analisi sul componente rotto per determinare le cause della rottura e determinare se queste fossero imputabili al design, difetti del materiale o altre cause.
L’oggetto è stato esaminato visivamente per poi procedere all’esame allo stereomicroscopio per l’osservazione accurata delle superfici di frattura. Le stesse superfici sono poi state analizzate tramite esame metallografico ed esame frattografico tramite microscopia SEM. Infine le proprietà del materiale sono state verificate tramite misura di durezza, analisi chimica ed esame della microstruttura. Lo stelo della protesi risulta costituito da una lega di titanio grado 5 conforme alle normative ISO 5832-3 e ASTM F136, con durezza a cuore di 318 HV10. La microstruttura è omogeneamente equiassica, tipica del materiale allo stato ricotto, e non presenta alcuna anomalia. Gli indizi frattografici raccolti, in particolare le evidenze di propagazione stabile con avanzamento transgranulare, sono concordi nell’indicare una rottura a fatica per flessione semplice, con innesco in corrispondenza del punto di contatto dell’accoppiamento conico stelo-collo.
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Università di Modena
Università di Bologna
Università di Trento
Una delle attività principali di NCS è legata all’innovazione. Attualmente NCS ha un portfolio di 21 brevetti.
Superficie di frattura di un collo di protesi anca con evidenti segni macroscopici di propagazione a fatica