Avancerad materialforskning vid University of Manchester har visat en övergripande bild av utvecklingen av skador i flätade textilkompositer för första gången. Detta kan leda till nya design- och implementeringsmöjligheter för nästa generations flyg- och rymdingenjörer.

Tack vare nya bildtekniker kan kompositmaterial med hög specifikation konstrueras exakt för att passa applikationer med tillförsikt. Särskilt textilkompositer erbjuder stor potential när det gäller att skapa lättviktiga skadetoleranta strukturer. Dock, deras upptag i högvärdestillverkningssektorn har hämmats av brist på tillräckliga data om konstruktion och materialprestanda.

Som ett resultat av ny forskning som publicerades idag i Journal of Composites Science and Technology , flätade textilkompositer kan utformas med förtroende för applikationer som sträcker sig från, flyg- och fordonsdrivaxlar, till sportutrustning som hockeystickor. Flätteknik hade en ödmjuk början i textilindustrin för att tillverka föremål som skosnören. I dag, integrationen av robotik och avancerade industrisystem har drivit denna teknik till högvärdigt tillverkningsområde inom sektorer som, flyg, bil och energi.

Nu för första gången har unika 3D-avbildningsprocesser gett realtidsdata om hur kolfiberkompositrör fungerar under strukturell belastning, som ger en ritning för att maximera effektiviteten hos material som används inom industrin.

Genombrottsforskningen leds av ett team från University of Manchester och kan förlänga livslängden för mekaniska system som är beroende av material genom att definitivt demonstrera belastnings- och stresspunkter vid vilka skador initierar och utvecklas från subkritiska till kritiska skadestatus.

Genom att använda stress i realtid och skada tensordata tillsammans med att utveckla skräddarsydda kompositdesignverktyg, framtida kompositer kommer att utformas vetenskapligt snarare än genom att kopiera nuvarande konstruktioner som uppfyller kraven och svagheterna hos metaller som för närvarande används i industrin.

Forskarna som leder denna forskning är också framstående forskare från det snart öppnade Henry Royce Institute, baserat på University of Manchester. Ett viktigt tema för Royce är prestanda och nedbrytning för att möjliggöra design av nya material, system och beläggningar för en rad tillämpningar inklusive; energi, marin, flyg och bil.

Professor Phil Withers, Chefsvetare för Royce, sade:"Röntgenbildning på plats har gjort det möjligt för oss att belysa 3D-karaktären av initiering och spridning av skademekanismer i kompositrör för första gången."

Materialen som testades och undersöktes i detta arbete var flätade kolfiberrör som tillverkas genom att fläta fiberbågarna i en kontinuerlig sammanflätad spiral. De senaste framstegen visar att det finns ett stort utrymme för att skräddarsy flätad struktur för att passa specifika servicekrav. Denna flexibilitet utmanar också design- och tillverkningsprocessen för flätade kompositer. Detta innebär att sättet som ingenjörer utvecklar applikationer kan börja ses i ett annat ljus för till exempel nästa generations flygplan.

Prof Prasad Potluri, Forskningsdirektör för Northwest Composites Center sa:"Detta är ett fantastiskt tillfälle att driva avancerad flätningsteknik genom teknikberedskapsnivåerna med hjälp av in situ röntgenbildanläggning vid Henry Royce Institute."

Pappret, "Skadeutveckling i flätade kompositrör under torsion studerade med in-situ röntgentomografi, "av Withers, Potluri et al finns i Journal of Composites Science and Technology .