Analisi morfometrica delle schiume metalliche

Le schiume metalliche sono materiali cellulari che presentano notevoli proprietà in campo acustico, termico, elettrico e meccanico: peso ridotto, buona rigidità, resistenza meccanica, capacità di smorzamento delle vibrazioni e del rumore, resistenza agli shock e conducibilità termica ridotta o elevata a seconda del tipo di schiuma. Le possibili applicazioni dipendono da numerosi parametri quali ad esempio il tipo di metallo, la porosità (aperta o chiusa), i parametri di processo con cui vengono ottenuta la schiuma (temperatura, pressione, tempo di permanenza, fluidità del fuso ecc.), la densità e, non di minore importanza, i costi. Uno dei metodi più utilizzati per produrre schiume metalliche è quello delle polveri compattate. Esso consiste nel mescolare polveri metalliche con un materiale in grado di liberare gas (idruri metallici) e pressare la miscela per ottenere un precursore compatto. Successivamente il metallo viene portato vicino alla temperatura di fusione determinando l'espansione del precursore che forma la sua struttura porosa. Una soluzione diversa è quella del "replication casting". Essa consiste nel far infiltrare il metallo liquido all'interno di un materiale solubile, tipicamente cristalli impaccati. Ciò genera una struttura particolarmente omogenea e dipendente dall'impaccamento dei granuli. La densità delle schiume e la loro morfologia sono strettamente dipendenti dal processo di fabbricazione e da queste dipendono le caratteristiche del materiale finale. Diversi studi hanno evidenziato la correlazione tra le proprietà e la struttura cellulare e tra le distribuzioni dei vuoti e le simulazioni agli elementi finiti. Questo lavoro si pone l'obiettivo di misurare caratteristiche morfologiche delle schiume prodotte da polveri compatte e per infiltrazione correlandole ai processi di fabbricazione. Lo studio è stato condotto mediante l'uso di due tecniche: la prima con suddivisione interna delle celle, la seconda senza suddivisione. Mediante l'add-on Digital image processing è stato possibile calibrare le immagini di partenza ed ovviare a problemi di distorsione radiale e prospettica. In Mathematica 8.04 l'immagine calibrata è stata migliorata e binarizzata. Tramite una routine semi-automatica i vuoti uniti sono stati separati con l'uso della tecnica Watershed. Alternativamente l'immagine è stata segmentata senza suddivisione interna. Sono quindi state estratte le componenti morfologiche impiegando particolari indicatori di forma per l'analisi dei risultati.