Tim Briggs har byggt upp en karriär på Sandia National Laboratories genom att slita och bryta isär saker med sitt team av medarbetare. Nu, han har utvecklat ett frakturtestverktyg som kan hjälpa till att göra allt från flygplanskonstruktioner till mobiltelefoner starkare.

Briggs har ansökt om ett patent på en enhet som är associerad med sammanfogade strukturella kompositmaterial med den bedrägligt vardagliga titeln "Mode I Fracture Testing Fixture".

Enheten, en liten uppsättning med två galgar som inte är större än en hand, passar in i ett exakt borrat hål genom mitten av två sammanfogade strukturella material. Hängarna fästs sedan på en traditionell testmaskin utformad för att dra isär det bundna provet för att mäta hur segt det är. Innan Briggs innovation, provberedning och att genomföra en serie sådana frakturtester kan ta dagar eller till och med veckor längre.

"Vi drar isär frakturproverna på ett mycket kontrollerat sätt, "Briggs, som arbetar i Sandias lättviktsstrukturlab, sa. "Sedan, vi kan mäta materialets respons och kvantifiera relevanta brottegenskaper, som informerar oss om hur sprickor faktiskt kan växa när de används i färdiga produkter under olika belastningsförhållanden."

I varje bransch och konsumentprodukt, saker går sönder. Detta kan leda till egendomsförlust, rättstvister, skador och förlust av liv. Ibland uppstår sprickningen på grund av att en design är konstruerad utan en fullständig förståelse för hur materialen fungerar under vissa förhållanden.

"Tänk på kritiska applikationer som ett trycksatt flygplan vid 30, 000 fot med 300 eller fler själar ombord som förlitar sig på bundna ytor som en del av en kritisk lastbana, Briggs förklarade. "Det kan aldrig misslyckas. Men folk vill inte heller att deras mycket godartade kolfiberhockeyklubba eller mountainbike som de betalade hundratals eller till och med tusentals dollar för ska gå sönder."

Enheten och metodiken kan tillämpas "på allt däremellan - medicinsk utrustning, flyg, bilkrockvärdighet, civila strukturer, tryckkärl, rekreation och sport. Varje struktur påverkas sannolikt av frakturbaserade felmekanismer, och det är svårt att testa. Den här nya enheten och tillvägagångssättet syftar till att göra det lite enklare, " han sa.

Innan han utvecklade sina galgar, Briggs och hans team skulle behöva rikta in och fästa gångjärn till proverna, vilket tillförde processen avsevärd tid och kostnad innan du ens kunde ställa in och utföra experimentet.

"Så enkelt som det är, " sa han om det nya tillvägagångssättet med hjälp av frirotationshängarsystemet, "det här är typ nyheten med den här enheten. Det finns en skönhet och enkelhet här. Nu kan du helt överge det gamla, mödosam process för att binda gångjärn till provets ytor. Jag kan inte säga hur mycket jobb det var för oss att skära gångjärn, slipa och rengöra alla bundna ytor, blanda lim, justera gångjärnet exakt mot provytan, limma gångjärnet på ena sidan av provet, låt det bota, städa upp röran, gör sedan allt igen till andra sidan. Nu är det bokstavligen bara att borra ett hål och gå."

Briggs patentsökta enhet möjliggör en mycket snabbare och billigare vändning för hans team att få dessa kritiska frakturegenskaper, vilket ger mycket större insikt i de förhållanden som kan få material att spricka och gå sönder.

Eftersom tiden för testning minskar avsevärt, ingenjörer kommer att ha en möjlighet att göra saker bättre genom att utsätta prover för ett bredare utbud av miljö- och belastningsförhållanden, säkerställa mer förutsägbar prestanda för att förbättra tillförlitligheten och säkerheten samtidigt som forsknings- och utvecklingskostnaderna sänks.

Företag kan inte bara göra sina produkter säkrare och mer pålitliga med detta nya tillvägagångssätt, men de kostnadsbesparingar som uppnås genom effektivare forskning och utveckling samt minskningar av ansvarstvister skulle kunna föras vidare till konsumenten.

Briggs sa, "Jag hoppas att detta nya tillvägagångssätt, och det arbete det kan möjliggöra för andra, kan ha en bred räckvidd och inverkan utanför Sandias nationella säkerhetsuppdrag, att beröra människors vardag mer synligt i deras dagliga aktiviteter."