Geavanceerd materiaalonderzoek aan de Universiteit van Manchester heeft voor het eerst een uitgebreid beeld opgeleverd van de evolutie van schade in gevlochten textielcomposieten. Dit zou de weg kunnen banen naar nieuwe ontwerp- en implementatiemogelijkheden voor ruimtevaartingenieurs van de volgende generatie.

Dankzij nieuwe beeldvormingstechnieken kunnen composietmaterialen met hoge specificaties nauwkeurig worden ontworpen voor toepassingen met vertrouwen. Vooral textielcomposieten bieden een groot potentieel bij het creëren van lichtgewicht schadebestendige structuren. Echter, hun opname in de hoogwaardige productiesector is belemmerd door een gebrek aan adequate gegevens over ontwerp en materiaalprestaties.

Als resultaat van nieuw onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in de Journal of Composites Wetenschap en Technologie , gevlochten textielcomposieten kunnen met vertrouwen worden ontworpen voor toepassingen variërend van, ruimtevaart en automobielaandrijfassen, tot sportuitrusting zoals hockeysticks. Vlechttechnologie had een bescheiden begin in de textielindustrie voor het maken van artikelen als schoenveters. Vandaag, de integratie van robotica en geavanceerde industriële systemen heeft deze technologie naar het hoogwaardige productiedomein gedreven in sectoren zoals, ruimtevaart, auto en energie.

Nu hebben unieke 3D-beeldvormingsprocessen voor het eerst realtime gegevens opgeleverd over hoe koolstofvezelcomposietbuizen presteren onder structurele belasting, die een blauwdruk biedt voor het maximaliseren van de efficiëntie van materialen die in de hele industrie worden gebruikt.

Het baanbrekende onderzoek werd geleid door een team van de Universiteit van Manchester en zou de levensduur van mechanische systemen die afhankelijk zijn van materialen kunnen verlengen door definitief de belasting- en stresspunten aan te tonen waarop schade begint en voortschrijdt van subkritische naar kritieke schadetoestand.

Door gebruik te maken van real-time stress- en schadetensorgegevens, samen met het ontwikkelen van op maat gemaakte ontwerptools voor composieten, toekomstige composieten zullen wetenschappelijk worden ontworpen in plaats van door het kopiëren van huidige ontwerpen die inspelen op de vereisten en zwakheden van metalen die momenteel in de industrie worden gebruikt.

De wetenschappers die dit onderzoek leiden, zijn ook vooraanstaande wetenschappers van het binnenkort te openen Henry Royce Institute, gevestigd aan de Universiteit van Manchester. Een belangrijk thema voor de Royce zijn prestaties en degradatie om het ontwerp van nieuwe materialen mogelijk te maken, systemen en coatings voor een scala aan toepassingen, waaronder; energie, marinier, ruimtevaart en automobiel.

Professor Phil Withers, Chief Scientist van de Royce, zei:"In-situ röntgenbeeldvorming heeft ons in staat gesteld om voor het eerst licht te werpen op de 3D-aard van de initiatie en verspreiding van schademechanismen in composietbuizen."

De in dit werk geteste en onderzochte materialen waren gevlochten koolstofvezelcomposietbuizen die zijn vervaardigd door de vezelkabels te vlechten tot een continue verweven helices. Recente ontwikkelingen tonen aan dat er veel ruimte is om de gevlochten structuur aan te passen aan specifieke servicevereisten. Deze flexibiliteit vormt ook een uitdaging voor het ontwerp- en fabricageproces van gevlochten composieten. Dit betekent dat de manier waarop ingenieurs toepassingen ontwikkelen, in een ander licht kan worden gezien voor bijvoorbeeld de volgende generaties vliegtuigen.

Prof Prasad Potluri, Onderzoeksdirecteur van het Northwest Composites Center zei:"Dit is een fantastische kans om de geavanceerde vlechttechnologie door de technologische gereedheidsniveaus te duwen met behulp van de in-situ röntgenbeeldvormingsfaciliteit van het Henry Royce Institute."

De krant, "De evolutie van de schade in gevlochten composietbuizen onder torsie bestudeerd door in-situ röntgencomputertomografie, " door Withers, Potluri et al is beschikbaar in de Journal of Composites Wetenschap en Technologie .