La recherche sur les matériaux avancés à l'Université de Manchester a démontré pour la première fois une image complète de l'évolution des dommages dans les composites textiles tressés. Cela pourrait ouvrir la voie à de nouvelles possibilités de conception et de mise en œuvre pour les ingénieurs aérospatiaux de la prochaine génération.

Les matériaux composites de haute spécification peuvent être conçus avec précision pour s'adapter aux applications en toute confiance grâce aux nouvelles techniques d'imagerie. Les composites textiles en particulier offrent un grand potentiel pour créer des structures légères et tolérantes aux dommages. Cependant, leur adoption dans le secteur de la fabrication à haute valeur ajoutée a été entravée par le manque de données adéquates sur la conception et la performance des matériaux.

À la suite de nouvelles recherches publiées aujourd'hui dans le Journal de la science et de la technologie des composites , les composites textiles tressés pourraient être conçus en toute confiance pour des applications allant de, arbres de transmission pour l'aérospatiale et l'automobile, aux équipements sportifs tels que les bâtons de hockey. La technologie de tressage a eu un début modeste dans l'industrie textile pour la fabrication d'articles tels que les lacets de chaussures. Aujourd'hui, l'intégration de la robotique et des systèmes industriels avancés a propulsé cette technologie dans le domaine de la fabrication à haute valeur ajoutée dans des secteurs tels que, aérospatial, automobile et énergie.

Pour la première fois, des processus d'imagerie 3D uniques ont fourni des données en temps réel sur la performance des tubes composites en fibre de carbone sous charge structurelle, qui fournit un modèle pour maximiser l'efficacité des matériaux utilisés dans l'industrie.

La recherche révolutionnaire a été dirigée par une équipe de l'Université de Manchester et pourrait prolonger la durée de vie des systèmes mécaniques dépendant des matériaux en démontrant définitivement les points de charge et de contrainte auxquels les dommages commencent et progressent de l'état de dommage sous-critique à critique.

En utilisant des données de stress et de tenseur de dommages en temps réel et en développant des outils de conception de composites sur mesure, les futurs composites seront conçus de manière scientifique plutôt qu'en imitant les conceptions actuelles qui répondent aux exigences et aux faiblesses des métaux actuellement utilisés dans l'industrie.

Les scientifiques qui dirigent cette recherche sont également d'éminents scientifiques de l'Institut Henry Royce, qui ouvrira bientôt ses portes, basé à l'Université de Manchester. Un thème clé pour la Royce est la performance et la dégradation pour permettre la conception de nouveaux matériaux, systèmes et revêtements pour une gamme d'applications, y compris ; énergie, Marin, aéronautique et automobile.

Professeur Phil Withers, Scientifique en chef de la Royce, a déclaré:"L'imagerie par rayons X in situ nous a permis pour la première fois de faire la lumière sur la nature 3D de l'initiation et de la propagation des mécanismes d'endommagement dans les tubes composites."

Les matériaux testés et examinés dans ce travail étaient des tubes composites en fibre de carbone tressés qui sont fabriqués en tressant les câbles de fibres en hélices entrelacées continues. Les progrès récents montrent qu'il existe une possibilité considérable d'adapter la structure tressée pour répondre aux exigences de service spécifiques. Cette flexibilité remet également en question le processus de conception et de fabrication des composites tressés. Cela signifie que la façon dont les ingénieurs développent des applications peut commencer à être vue sous un jour différent pour les prochaines générations d'avions, par exemple.

Pr Prasad Potluri, Le directeur de recherche du Northwest Composites Center a déclaré :« C'est une opportunité fantastique de pousser la technologie de tressage avancée à travers les niveaux de préparation technologique à l'aide de l'installation d'imagerie par rayons X in situ de l'Institut Henry Royce. »

Le papier, "Évolution de l'endommagement des tubes composites tressés sous torsion étudiée par tomodensitométrie in-situ aux rayons X, " par Withers, Potluri et al est disponible dans le Journal de la science et de la technologie des composites .