La investigación de materiales avanzados en la Universidad de Manchester ha demostrado por primera vez una imagen completa de la evolución del daño en los compuestos textiles trenzados. Esto podría abrir el camino hacia nuevas posibilidades de diseño e implementación para los ingenieros aeroespaciales de próxima generación.

Los materiales compuestos de alta especificación se pueden diseñar con precisión para adaptarse a las aplicaciones con confianza gracias a las nuevas técnicas de imagen. Los compuestos textiles, en particular, ofrecen un gran potencial para crear estructuras ligeras y tolerantes a los daños. Sin embargo, su aceptación en el sector de fabricación de alto valor se ha visto inhibida por la falta de datos adecuados sobre el diseño y el rendimiento de los materiales.

Como resultado de una nueva investigación publicada hoy en el Revista de ciencia y tecnología de materiales compuestos , Los compuestos textiles trenzados podrían diseñarse con confianza para aplicaciones que van desde, ejes de transmisión aeroespaciales y automotrices, a equipos deportivos como palos de hockey. La tecnología del trenzado tuvo un comienzo humilde en la industria textil para fabricar artículos como cordones de zapatos. Hoy dia, la integración de robótica y sistemas industriales avanzados ha impulsado esta tecnología al dominio de la fabricación de alto valor en sectores como, aeroespacial, automoción y energía.

Ahora, por primera vez, los procesos únicos de obtención de imágenes en 3D han proporcionado datos en tiempo real sobre el rendimiento de los tubos compuestos de fibra de carbono bajo carga estructural. que proporciona un plan para maximizar la eficiencia de los materiales utilizados en la industria.

La innovadora investigación fue dirigida por un equipo de la Universidad de Manchester y podría prolongar la vida útil de los sistemas mecánicos que dependen de materiales al demostrar definitivamente los puntos de carga y tensión en los que el daño se inicia y progresa desde un estado de daño subcrítico hasta crítico.

Mediante la utilización de datos de tensores de tensión y daños en tiempo real junto con el desarrollo de herramientas de diseño de compuestos a medida, los futuros compuestos se diseñarán científicamente en lugar de imitar los diseños actuales que cumplen con los requisitos y las debilidades de los metales que se utilizan actualmente en la industria.

Los científicos que dirigen esta investigación también son científicos destacados del Instituto Henry Royce, que pronto se inaugurará, basado en la Universidad de Manchester. Un tema clave para el Royce es el rendimiento y la degradación para permitir el diseño de nuevos materiales, sistemas y recubrimientos para una variedad de aplicaciones que incluyen; energía, marina, aeroespacial y automotriz.

Profesor Phil Withers, Científico jefe del Royce, dijo:"Las imágenes de rayos X in situ nos han permitido arrojar luz sobre la naturaleza tridimensional de la iniciación y propagación de los mecanismos de daño en los tubos compuestos por primera vez".

Los materiales probados y examinados en este trabajo fueron tubos compuestos de fibra de carbono trenzados que se fabrican trenzando los cables de fibra en hélices entrelazadas continuas. Los avances recientes muestran que existe un margen considerable para adaptar la estructura trenzada a los requisitos de servicio específicos. Esta flexibilidad también desafía el proceso de diseño y fabricación de compuestos trenzados. Esto significa que la forma en que los ingenieros desarrollan aplicaciones puede comenzar a verse bajo una luz diferente para las próximas generaciones de aviones, por ejemplo.

Profesor Prasad Potluri, El director de investigación del Northwest Composites Center dijo:"Esta es una oportunidad fantástica para impulsar la tecnología de trenzado avanzada a través de los niveles de preparación de la tecnología con la ayuda de la instalación de imágenes de rayos X in situ en el Instituto Henry Royce".

El papel, "Evolución del daño en tubos compuestos trenzados bajo torsión estudiados mediante tomografía computarizada de rayos X in situ, "por Withers, Potluri et al está disponible en el Revista de ciencia y tecnología de materiales compuestos .