COMPENDIO

Introduzione - Le Prove non Distruttive (PnD) sono il complesso di esami, prove e rilievi condotti impiegando metodi che non richiedono la distruzione o l'asportazione di campioni dalla struttura in esame, nè alterano il materiale. L'obbiettivo della loro utilizzazione nell'ambito del progetto OSMATER era quello di certificare l'origine dei materiali e la loro qualità.

Le tecniche - I metodi più comunemente utilizzati si basano sugli ultrasuoni, le radiazioni X e y, le vibrazioni, l'induzione elettromagnetica, i liquidi penetranti. Molte altre tecnologie sono utilizzabili, come per es. la termografia, l'endoscopia, l'estensimetria, la livellometria, l'emissione acustica, la neutrografia, l'olografia e l'interferometria ottica, la tomografia e l'olografia acustica..

I materiali su cui si applicano - Attualmente le tecniche analisi non distruttiva sono comunemente applicate su una vasta gamma sia di materiali, quali ad es. i metalli, i compositi, le plastiche, i ceramici, sia di strutture via via più complesse, quali ad es. i motori, i reattori nucleari e dell'industria chimica, i gasdotti, i ponti, ed infine sulle opere d'arte. I risultati delle indagini sono alla base della valutazione della qualità di un prodotto e servono per l'esame dell'integrità strutturale di un componente, per la diagnosi e ricerca delle cause di malfunzionamenti di macchinari.

Le proprietà utili - Le prove non-distruttive, oltre a mantenere integra (o quasi) la struttura indagata, sono in genere caratterizzate dalle seguenti proprietà:

• informano in modo globale, rapido e semplice
• forniscono risultati sia qualitativi che quantitativi o comunque comparativi

Il caso dei lapidei - Anche nel caso dei materiali lapidei, le applicazioni delle PND sono molteplici; tra le più interessanti si citano:

• l'utilizzo in laboratorio su provini per le varie certificazioni possibili del materiale (qualità, origine, etc.)
• l'utilizzo in impianto di produzione per garantire oggettivamente e quantitativamente le proprietà fisico-meccaniche ed estetiche del prodotto finito; può essere così attuato operativamente ed efficacemente il Factory Production Control (FPC), previsto anche dalla normativa sulla marcatura CE

L'esigenza di oggettività in operazioni di certificazione e valorizzazione dei prodotti è stato un importante fattore di impulso allo sviluppo di metodologie non distruttive di caratterizzazione dei materiali direttamente sulla linea di produzione. Riassumendo, i principali vantaggi che questa applicazione comporta risiedono nelle capacità delle tecnologie non distruttive di:

• sostituire affidabilmente tecniche distruttive
• fornire dati quantitativi e oggettivi di caratteristiche sinora valutate soggettivamente e/o qualitativamente
• fornire informazioni e dati ripetibili, condizione essenziale per qualunque garanzia di tipo commerciale, soprattutto dal punto di vista delle diverse possibili certificazioni

Le tecnologie utilizzate - Lo studio si è basato sulla ricerca delle tecniche esistenti e di quelle effettivamente applicabili nel campo delle rocce ornamentali. Sono state impiegate, fra le altre, le seguenti tecnologie:

• Analisi di immagine nel campo del visivo e degli infrarossi
• Assorbimento d'acqua, con varie modalità
• Ultrasuoni
• Risonanza magnetica nucleare - NMR
• Scivolosità tramite pattino

Le prime tre metodologie, di cui sono disponibili attrezzature affidabili, sono state indagate ed utilizzate sistematicamente su un campione completo di 5 litotipi per 130 mattonelle, secondo un piano di sperimentazione che ha consentito lo studio di correlazione con tecniche distruttive. Le altre metodologie sono state sperimentate per accertarne l'utilizzabilità ed identificare la tipologia di apparecchiatura e di test ottimali. SI riportano di seguito alcune note sintetiche delle tre suddette PnD.

L'analisi di immagine - Consiste nella acquisizione di immagine tramite telecamera digitale ad alta risoluzione. Se facciamo riferimento ad immagini rgb, quelle normalmente utilizzate dagli schermi dei computer, dobbiamo memorizzare per ognuno dei canali (in questo caso tre) una matrice numerica di valori, necessari per ricostruire l'immagine a colori mediante composizione dei valori dei tre canali in ogni pixel. Una volta posseduta l'immagine digitalizzata, di qualunque tipo, si procede ad un'elaborazione usando diversi strumenti, fra cui le analisi statistiche mono- e multivariabile, le metodologie proprie della geostatistica e della morfologia matematica. I risultati ottenuti confermano la capacità di estrarre quantitativamente informazioni specifiche del prodotto, sia di carattere estetico (colore, venature, granulometria), sia di carattere geometrico (sbeccature, ortogonalità, planarità), sia correlabili alle altre caratteristiche fisico-meccaniche (es. granulometria, tessitura, anisotropia).

Gli ultrasuoni - I rilievi mediante impiego di onde ultrasoniche sono un metodo di indagine non distruttivo utilizzati per individuare nei materiali anomalie, quali fessure, porosità, cavità. La tecnica si basa sulla misurazione del tempo impiegato dalle onde soniche, di frequenza compresa tra 16 e 20 kHz, nell'attraversare un determinato percorso all'interno di un materiale. La misura del tempo t di percorrenza dell'onda sonica all'interno del materiale integro permette di risalire alla velocità delle onde stesse conoscendo la lunghezza della traiettoria delle onde. Questo metodo permette di determinare la velocità di onde di vario tipo in campioni di roccia con dimensioni non commensurabili con quelle della lunghezza d'onda dell'impulso usato. Le prove effettuate confermano la significatività di questa metodologia per caratterizzare dal punto di vista fisico meccanico sia il materiale, sia il prodotto.

L'assorbimento con spugnette - La prova di assorbimento mediante spugnetta, una dei possibili test di assorbimento, non è altro che l'applicazione di una spugna bagnata, determinando, in tempi molto brevi, la quantità, in peso, d'acqua assorbita dal materiale lapideo in esame. La prova è estremamente rapida, pratica ed efficiente e significativa di alcune proprietà specifiche del materiale e del prodotto.

Lo studio delle correlazioni e della discriminazione - Le informazioni relative ai test effettuati, sono state elaborate attraverso caratterizzazioni multivariabili, fra cui l'analisi in componenti principali, ai fini di identificare: le correlazioni esistenti; le caratteristiche specifiche di un prodotto al fine di identificare il materiale costitutivo. Sono stati correlati i test distruttivi con quelli non distruttivi ottenendo delle informazioni indirette stabili. L'elevato numero di prove e di campioni ha permesso di ottenere una vasta gamma di risultati significativi che, previa una elaborazione basata su metodi differenziati per materiale e per prodotto, hanno consentito di identificare delle correlazioni e dei "domini di esistenza" molto soddisfacenti.

La certificazione d'origine - I test non distruttivi hanno dimostrato di caratterizzare e discriminare con efficacia i differenti prodotti dei vari materiali. E' stata identificata una procedura migliorata rispetto a quelle esistenti, basate principalmente sull'analisi di immagine, per la identificazione e certificazione dell'origine dei prodotti.

La correlabilità coi test distruttivi - Per ogni prodotto di ogni materiale è stata identificata la serie di test non distruttivi in grado di fornire una qualificazione fisico-meccanica normalmente ottenuta con test distruttivi. I test e le funzioni di correlazioni variano da materiale a materiale, mantenendo un elevato grado di affidabilità.

Il marchio tipo DOP - Dopo una analisi accurata delle implicazioni legali, commerciali e tecniche di una certificazione di origine e di qualità per dei materiali naturali; previa una analisi critica dei limiti commerciali di una certificazione tipo marcatura CE; considerati i risultati ottenuti con le PnD, sono proposte una procedura e delle linee guida per la creazione e gestione di un marchio di origine e qualità di tipo DOP per i prodotti lapidei del VCO. In particolare la procedura proposta richiede la redazione di:

• un disciplinare di costituzione di una ente, tipicamente un consorzio fra produttori, incaricato di gestire il marchio d'origine e qualità tipo DOP per i prodotti del VCO, identificandone le specifiche e definendo le caratteristiche della filiera produttiva e dei controlli; un altro aspetto fondamentale, mutuato da esperienze analoghe, è l'identificazione di un organismo terzo di controllo, sia del rispetto delle modalità di produzione definite dal consorzio, sia delle qualità e caratteristiche associate al prodotto certificato tipo DOP;
• una delibera da fare adottare alla competente autorità amministrativa (tipicamente la Provincia e/o la Regione) per il riconoscimento del marchio e dell'ente di gestione del marchio e dell'ente esterno indicato a garanzia del mercato.

Conclusioni - Sono stati confermati numericamente e quantitativamente dei risultati che prima d'ora erano noti solo qualitativamente e/o erano attesi. È stata focalizzata l'attenzione e lo studio verso alcune PnD, quelle dimostratesi significative, utili ed operative. I risultati conseguiti dimostrano la validità dell'approccio e le grandi prospettive di utilizzabilità delle PnD per la qualificazione e valorizzazione dei prodotti del VCO sul mercato, attraverso un FPC su ogni elemento prodotto, ed attraverso una certificazione di origine e qualità di tipo DOP.