Iniziamo con una definizione di base. Cos’è la failure analysis e in che contesti viene comunemente utilizzata?

La Failure Analysis è una vera e propria indagine tecnica, condotta con metodo scientifico, una ricerca volta a individuare le ragioni che hanno portato al manifestarsi di un determinato fenomeno indesiderato. Questo fenomeno può essere relativo a rotture meccaniche oppure, più generalmente, a questioni riguardanti fenomeni di degrado, danneggiamento e mancato funzionamento di un componente. Le cause che determinano il fallimento di un componente o di un assieme possono essere le più disparate:

• errori di progettazione
• non conformità dei materiali utilizzati
• utilizzo in condizioni ambientali non idonee e via dicendo.

Considerando il know-how di TEC Eurolab, la maggioranza delle indagini affrontate si concentra sull’analisi di rotture meccaniche, effetto di fenomeni corrosivi e non conformità di materiali utilizzati, siano essi metallici o polimerici.

Puoi spiegarci il processo di base di una failure analysis? Quali sono le fasi principali coinvolte?

La fase iniziale di una Failure Analysis consiste innanzitutto nell’acquisire la conoscenza più approfondita possibile del contesto in cui è avvenuto l’evento “failure”. È essenziale comprendere il contesto in cui si è manifestato il difetto e ottenere tutte le informazioni relative agli oggetti che hanno subito il malfunzionamento o la rottura. Queste informazioni devono essere condivise con chi commissiona l’indagine. Impostare fin da subito un dialogo aperto e di condivisione con il committente è di vitale importanza per il successo dell’attività di indagine.

LE FASI

• Questa prima fase di acquisizione di conoscenza consente di avere un’idea generale della situazione. L’indagine procede poi attraverso diverse fasi, tra cui la descrizione, la caratterizzazione visiva e l’analisi al microscopio ottico ed elettronico a scansione. Inoltre, comprende la caratterizzazione di tipo metallurgico, che coinvolge analisi chimiche del materiale e prove di caratterizzazione meccanica, insieme alla caratterizzazione di tutti i trattamenti a cui il componente potrebbe essere stato sottoposto.
• L’analisi prosegue e si conclude con un esame approfondito dei risultati, che vengono confrontati con i requisiti applicabili.
• Successivamente, avviene l’interpretazione dei risultati alla luce del difetto riscontrato.
• L’intero processo si conclude con la redazione di una relazione completa, che comprende la discussione dei risultati e le considerazioni sulle possibili cause che potrebbero aver portato al manifestarsi del difetto.

Quali sono le competenze necessarie e qual è l’approccio di TEC Eurolab per condurre una failure analysis?

Le competenze necessarie per affrontare con successo un’indagine sulle cause di rottura meccanica o corrosione consistono sostanzialmente nell’avere un’approfondita conoscenza della metallurgia. Questa conoscenza è essenziale, specialmente per quanto riguarda la maggior parte delle leghe utilizzate a livello industriale. È inoltre importante comprendere gli stati di fornitura, le tecniche di formatura, produzione e lavorazione dei manufatti metallici.

In aggiunta a queste competenze tecniche, è fondamentale avere una mente curiosa e essere disposti alla ricerca e all’approfondimento. Questo permette di gestire e affrontare situazioni che possono presentarsi e che, nella maggior parte dei casi, non sono di facile interpretazione o risoluzione.

Quali informazioni vengono documentate in un rapporto di failure analysis? E come possono le aziende utilizzare i risultati di una failure analysis per migliorare i loro processi e prevenire futuri problemi?

Nel corso di un’indagine vengono riportati tutti i risultati delle analisi e degli esami condotti. Questi risultati possono essere di natura numerica o basati su immagini, e devono essere interpretati alla luce delle conoscenze metallurgiche e chimico-fisiche. Gli esiti di un’indagine e delle relative analisi possono essere utilizzati per correggere e migliorare i processi produttivi. Tuttavia, l’aspetto più significativo è che nella maggior parte dei casi emergono nuove caratteristiche e condizioni che possono influire sul funzionamento. Questi dettagli, che in passato potevano essere trascurati o attribuiti a un peso relativo, spesso forniscono informazioni preziose che non erano disponibili precedentemente. Queste nuove conoscenze possono quindi contribuire a cambiare la visione complessiva del progetto.

Hai dei consigli per gli esperti o le aziende che stanno considerando di condurre una failure analysis per la prima volta?

Il consiglio principale è quello di preservare il più possibile l’oggetto che ha subito la rottura o manifestato il difetto e cercare di proteggere tutte le superfici dal deterioramento, che può essere causato anche solo dalla presenza di umidità nell’aria, portando alla formazione di fenomeni corrosivi. Questo è particolarmente importante per chi si occuperà dell’indagine, come nel caso del nostro laboratorio.

È essenziale basarsi non solo sulle informazioni tecniche riguardanti il disegno e lo stato di fornitura dell’oggetto, ma anche su immagini e fotografie. Questi strumenti ci consentono di avere un quadro immediato della natura dei fenomeni che dovremo affrontare e ci aiutano a definire il tipo di analisi più adatto per comprendere a fondo il fenomeno e successivamente individuarne le possibili cause.

Che tipologia di casi il team di TEC Eurolab che svolge failure analysis si trova ad affrontare? E come si svolge il dialogo con il cliente prima, durante e dopo l’attività analitica?

Nel corso del tempo, ci siamo trovati ad affrontare una vasta gamma di casi riguardanti componenti utilizzati in diversi settori produttivi, che spaziano dall’industria alimentare, all’oleodinamica, all’automotive e all’industria pesante.

In generale, la nostra principale attività consiste nel supportare il cliente nelle indagini relative ai fenomeni di rottura meccanica e corrosione, nonché nella valutazione dell’efficacia dei metodi protettivi utilizzati, soprattutto per quanto riguarda la corrosione.

Per quanto riguarda la relazione con il cliente, la fase preliminare di definizione del percorso è di fondamentale importanza. Durante il primo incontro conoscitivo, scambiamo informazioni cruciali relative all’indagine. Questo ci consente di delineare il percorso che ci condurrà alla conclusione dell’attività. Normalmente, al termine di questo primo incontro, formuliamo un’offerta che include le analisi proposte. È comune che durante il processo di indagine emergano questioni inaspettate, per le quali è necessario contattare il cliente nuovamente. Questo può essere necessario per aggiornare le informazioni o, in alcuni casi, ridefinire il percorso. Inoltre, talvolta emergono aspetti precedentemente considerati secondari, ma che acquisiscono importanza centrale. Spesso programmiamo incontri successivi alla conclusione dell’indagine per approfondire determinati aspetti, spiegare meglio punti poco chiari e condurre indagini mirate su questioni di maggiore criticità.

Quali tendenze future vedi nell’ambito della failure analysis? Ci sono nuove tecnologie o approcci che stanno emergendo?

Da un certo punto di vista, il nostro approccio è molto classico e di tipo scientifico.

Ci basiamo sui risultati ottenuti dalle analisi per le quali siamo attrezzati, e per quelle in cui non lo siamo, riconsideriamo i risultati alla luce delle nostre competenze scientifiche. Formuliamo interpretazioni scientifiche che vengono poi integrate o arricchite con la nostra conoscenza specifica dell’applicazione. Indubbiamente negli anni il nostro laboratorio si è dotato di molte nuove tecnologie che possono aiutare ad aumentare il numero di informazioni a disposizione del failure analyst per condurre la sua indagine.

Ad esempio, l’utilizzo della tomografia industriale per analizzare lo stato del componente, in modo completamente non distruttivo, ancora prima che venga alterato e distrutto per le successive analisi, potremmo dire per “congelare la scena del crimine”.

Oppure la possibilità di studiare test customizzati che riproducano il più fedelmente possibile le condizioni di esercizio del componente, tentando di riprodurre le condizioni che possono avere portato al danneggiamento.

Indubbiamente, una stretta collaborazione tra cliente, figure tecniche di stampo ingegneristico ed analisti di laboratorio permette di costruire un team molto efficace, che può facilmente portare idee e punti di vista differenti. A tendere, in alcuni ambiti, vediamo una sempre maggiore “virtualizzazione” del processo produttivo, che integrando sempre maggiori quantità di dati, aiuta nella formulazione di più ipotesi per la stesura anche di successive azioni correttive.