Tekstil-baserede kompositter kan væve fremtiden for rumfartsteknik

Avanceret materialeforskning ved University of Manchester har vist et omfattende billede af udviklingen af ​​skader i flettede tekstilkompositter for første gang. Dette kan lede vejen til nye design- og implementeringsmuligheder for næste generations rumfartsingeniører.

Højspecifikke kompositmaterialer kan konstrueres præcist til at passe til applikationer med tillid takket være nye billedbehandlingsteknikker. Især tekstilkompositter giver et stort potentiale til at skabe letvægts skadetolerante strukturer. Imidlertid, deres optagelse i højværdifremstillingssektoren er blevet hæmmet af mangel på tilstrækkelige design- og materialeydelsesdata.

Som et resultat af ny forskning offentliggjort i dag i Journal of Composites Science and Technology , flettede tekstilkompositter kunne designes med tillid til applikationer lige fra, drivaksler til rumfart og biler, til sportsudstyr såsom hockeystave. Fletningsteknologi havde en ydmyg begyndelse i tekstilindustrien til fremstilling af ting som snørebånd. I dag, integrationen af ​​robotteknologi og avancerede industrielle systemer har drevet denne teknologi ind i højværdiproduktionsdomænet i sektorer som, rumfart, biler og energi.

For første gang har unikke 3D-billeddannelsesprocesser givet realtidsdata om, hvordan kulfiber-kompositrør klarer sig under strukturel belastning, som giver en plan for at maksimere effektiviteten af ​​materialer, der bruges på tværs af industrien.

Den banebrydende forskning blev ledet af et team fra University of Manchester og kunne forlænge levetiden for mekaniske systemer, der er afhængige af materialer, ved definitivt at demonstrere belastnings- og stresspunkter, hvor skaden starter og udvikler sig fra subkritisk til kritisk skadestilstand.

Ved at bruge stress- og skadetensordata i realtid sammen med udvikling af skræddersyede kompositdesignværktøjer, fremtidige kompositter vil blive designet videnskabeligt snarere end ved at kopiere nuværende designs, som spiller ind på kravene og svaghederne ved metaller, der i øjeblikket anvendes i industrien.

Forskerne, der leder denne forskning, er også fremtrædende videnskabsmænd fra det snart åbnede Henry Royce Institute, baseret på University of Manchester. Et nøgletema for Royce er ydeevne og nedbrydning for at muliggøre design af nye materialer, systemer og belægninger til en række applikationer, herunder; energi, marine, rumfart og bilindustrien.

Professor Phil Withers, chefforsker i Royce, sagde:"In-situ røntgenbilleddannelse har gjort det muligt for os at kaste lys over 3-D karakteren af ​​initieringen og udbredelsen af ​​skadesmekanismer i kompositrør for første gang."

De materialer, der blev testet og undersøgt i dette arbejde, var flettede kulfiber-kompositrør, som er fremstillet ved at flette fibertows til en kontinuerlig sammenflettet helix. Nylige fremskridt viser, at der er betydelige muligheder for at skræddersy flettede strukturer, så de passer til specifikke servicekrav. Denne fleksibilitet udfordrer også design- og fremstillingsprocessen for flettede kompositter. Det betyder, at den måde, ingeniører udvikler applikationer på, kan begynde at blive set i et andet lys for f.eks. de næste generationer af fly.

Prof Prasad Potluri, Forskningsdirektør for Northwest Composites Center sagde:"Dette er en fantastisk mulighed for at skubbe den avancerede fletningsteknologi gennem teknologiberedskabsniveauerne ved hjælp af in situ røntgenbilledanlæg på Henry Royce Institute."

Papiret, "Udvikling af skader i flettede kompositrør under torsion studeret ved in-situ røntgencomputertomografi, "af Withers, Potluri et al er tilgængelig i Journal of Composites Science and Technology .