Profilometri da banco (rugosità + profilo)

I profilometri da banco per rugosità e profilo sono stazioni metrologiche di laboratorio dedicate alla misura combinata di rugosità superficiale e di profilo geometrico macroscopico (forma, ondulazione) di componenti meccanici. Rispetto ai rugosimetri portatili offrono prestazioni metrologiche superiori in termini di accuratezza, ripetibilità, capacità di analisi avanzata, possibilità di misure motorizzate su lunghi tratti, integrazione con sistemi CAD per il confronto con disegni nominali. Sono lo strumento di riferimento per controlli di precisione di stampi, componenti aerospaziali, parti motoristiche di alta gamma e per la qualifica di processi di lavorazione.

Configurazioni

I profilometri da banco sono composti da: una base di riscontro in granito di alta planarità, un’asta di guida motorizzata (corsa tipica 50-200 mm) con encoder ad alta risoluzione, un tastatore a contatto con punta in diamante e trasduttore di posizione verticale (induttivo o LVDT, con risoluzioni fino a 0,1 nm sui modelli più avanzati), un sistema di posizionamento del pezzo (croce traslante, tavola rotante), un PC dedicato con software di analisi avanzato. Esistono modelli combinati che integrano nello stesso strumento la misura di rugosità (cut-off normati) e di profilo (forma e ondulazione).

Capacità di misura

Le prestazioni tipiche sono: risoluzione verticale 0,1 nm – 10 nm, accuratezza verticale ±1-5 nm, corsa verticale di 1-5 mm, corsa orizzontale 50-200 mm, accuratezza orizzontale dell’ordine di alcuni µm. I parametri calcolabili sono tutti quelli previsti da ISO 4287 (2D) e ISO 25178 (3D areali, con scansione raster). Le funzioni avanzate includono filtraggio multi-cut-off, analisi della curva di Abbott-Firestone, calcolo dei parametri funzionali Rpk/Rk/Rvk, misura di periodicità, valutazione di profili speciali (cremagliere, ingranaggi, filettature).

Misura di profilo geometrico

Oltre alla rugosità, i profilometri permettono la misura di profilo geometrico macroscopico: distanze, angoli, raggi, radius compensation, confronto con CAD nominale, calcolo di rettilineità, parallelismo, perpendicolarità su tratti misurati. Sui modelli più avanzati la combinazione di misura rugosità + profilo + ondulazione in una sola scansione permette caratterizzazione completa di una superficie con un singolo set-up. La motorizzazione consente la registrazione di profili lunghi senza intervento operatore.

Applicazioni

I profilometri da banco sono utilizzati in laboratori di qualità di alta gamma: aerospaziale (palette di turbina, alberi di rotore, componenti strutturali), automotive (camme, sedi di iniettori, sedi valvole, fasce elastiche, alberi a gomiti), ottico (lenti, specchi, sostegni), micro-meccanico (cuscinetti miniaturizzati, MEMS), medicale (protesi articolari, viti per osteosintesi, strumenti chirurgici). Sono inoltre utilizzati nella ricerca e sviluppo di nuovi processi di lavorazione (rettifica, lappatura, brunitura, finitura electropolish) e nella caratterizzazione di rivestimenti funzionali.

Norme e taratura

Le norme di riferimento sono ISO 4287, ISO 4288, ISO 12179, ISO 16610, ISO 25178 (parametri areali 3D). Per la misura di profilo si applicano anche ISO 12781 (planarità) e ISO 12780 (rettilineità). La taratura periodica utilizza campioni certificati ISO 17025: shim di rugosità, profili sinusoidali, sfere di raggio noto per verifica del tastatore, blocchetti di alta precisione per verifica di lunghezza. La sala di misura deve essere termostatata (tipicamente 20°C ±0,5°C) per le migliori prestazioni metrologiche.

Criteri di scelta

La selezione del profilometro corretto considera il range verticale e orizzontale necessario, la risoluzione richiesta (per superfici otticamente lavorate è necessaria risoluzione subnanometrica), la capacità di misura combinata rugosità + profilo, la motorizzazione (manuale, CNC), il software di analisi (funzioni 2D vs 3D), l’integrazione con sistemi LIMS e CAD aziendali. Per laboratori dedicati a un singolo prodotto è opportuno orientarsi verso modelli specializzati; per laboratori multi-applicazione sono preferibili modelli modulari.