Fly til mobiltelefoner:Nyt udstyr finder fejlene i alting

Tim Briggs har opbygget en karriere hos Sandia National Laboratories ved at rive og bryde tingene fra hinanden med sit team af samarbejdspartnere. Nu, han har udviklet et værktøj til brudtestning, der kan hjælpe med at gøre alt fra flykonstruktioner til mobiltelefoner stærkere.

Briggs har indgivet patent på en enhed forbundet med bundne strukturelle kompositmaterialer med den vildledende verdslige titel "Mode I Fracture Testing Fixture".

Enheden, et lille sæt med to bøjler, der ikke er større end en hånd, passer ind i et præcist boret hul gennem midten af ​​to strukturelle materialer bundet sammen. Bøjlerne fastgøres derefter til en traditionel testmaskine designet til at trække den bundne prøve fra hinanden for at måle, hvor hård den er. Før Briggs innovation, prøveforberedelse og udførelse af en række sådanne brudtests kan tage dage eller endda uger længere.

"Vi trækker frakturprøverne fra hinanden på en meget kontrolleret måde, "Briggs, der arbejder i Sandias letvægtsstrukturlaboratorium, sagde. "Derefter, vi er i stand til at måle materialets respons og kvantificere de relevante brudegenskaber, som fortæller os, hvordan revner faktisk kan vokse, når de bruges i færdige produkter under forskellige belastningsforhold."

I alle brancher og forbrugerprodukter, ting går i stykker. Dette kan føre til tab af ejendom, retssager, skader og tab af menneskeliv. Nogle gange sker brud, fordi et design er konstrueret uden en fuld forståelse af, hvordan materialerne fungerer under visse forhold.

"Tænk på kritiske applikationer som et tryksat fly på 30, 000 fod med 300 eller flere sjæle om bord, der stoler på bundne overflader som en del af en kritisk belastningsvej, Briggs forklarede. "Det kan aldrig fejle. Men folk vil heller ikke have, at deres meget godartede kulfiberhockeystav eller mountainbike, som de har betalt hundredvis eller endda tusindvis af dollars for, går i stykker."

Enheden og metoden kan anvendes "på alt derimellem - medicinsk udstyr, rumfart, bilulykkesværdighed, civile strukturer, Trykbeholdere, rekreation og sport. Enhver struktur er sandsynligvis påvirket af brud-baserede svigtmekanismer, og test er svært. Denne nye enhed og tilgang har til formål at gøre det en smule enklere, " han sagde.

Før han udviklede sine bøjler, Briggs og hans team ville være nødt til at justere og binde hængsler til prøverne, hvilket tilføjede betydelig tid og omkostninger til processen, før du overhovedet kunne opsætte og udføre eksperimentet.

"Så enkelt som det er, " sagde han om den nye tilgang, der bruger det frie rotationsbøjlesystem, "det er noget af det nye ved denne enhed. Der er en skønhed og enkelhed her. Nu kan du helt opgive det gamle, besværlig proces med at lime hængsler til overfladerne af prøven. Jeg kan ikke fortælle dig, hvor meget arbejde det var for os at skære hængsler, slib og rengør alle de limede overflader, blande klæbemidler, juster hængslet præcist til prøvefladen, lim hængslet til den ene side af prøven, lad det helbrede, rydde op i rodet, så gør det hele igen til den anden side. Nu er det bogstaveligt talt bare at bore et hul og gå."

Briggs' patentanmeldte enhed giver mulighed for en meget hurtigere og billig behandling for hans team for at opnå disse kritiske brudegenskaber, som giver mulighed for meget større indsigt i de forhold, der kan få materialer til at gå i stykker og svigte.

Fordi tiden til test er væsentligt reduceret, ingeniører vil have mulighed for at gøre tingene bedre ved at udsætte prøver for en bredere vifte af miljø- og belastningsforhold, sikrer mere forudsigelig ydeevne for at forbedre pålideligheden og sikkerheden, samtidig med at omkostningerne til forskning og udvikling reduceres.

Virksomheder kan ikke kun gøre deres produkter sikrere og mere pålidelige med denne nye tilgang, men de omkostningsbesparelser, der er opnået i mere effektiv forskning og udvikling samt reduktioner i ansvarssager, kan overføres til forbrugeren.

Briggs sagde, "Jeg håber, at denne nye tilgang, og det arbejde, det kunne muliggøre for andre, kan have en bred rækkevidde og indflydelse ud over Sandias nationale sikkerhedsmission, at røre folks hverdag mere synligt i deres daglige aktiviteter."