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Oct 29, 2023

アディソニック

Le prove di fatica rappresentano un passo importante nella risoluzione dei problemi di fragilità dei materiali

材料の弱さの問題を解決する

疲労試験は、金属合金などの材料が動作条件下でどのくらい長持ちするかを判断するためにエンジニアや材料専門家によって実行される重要な手順です。 発電所、電車、自動車、医療機器はすべて、故障しないことを保証し、使用期限を把握するために破壊試験が行われたさまざまな部品で構成されています。

工学材料の予測をより適切に行うため、そして最も重要なことに、工学材料の寿命を延ばすために、BU 設計工学部の構造力学准教授であるディオゴ モンタルバオ博士は、安全性が重要なコンポーネントの材料の品質を評価するための新しい革新的な技術を採用しています。

彼は、リサーチ イングランドと高等教育イノベーション基金 (HEIF) から資金提供を受けている ADDISONIC チーム (Advanced Manufacturing Ultrasonic Fatigue Prediction and Life Extension) を率いています。

チームは超音波疲労試験を適用することでコンポーネントの寿命を延ばすことを目指しています。 この研究は、持続可能な環境を保護し維持するためのBUの広範な取り組みの一環です。

これにより、これらの部品をより効率的に製造できるようになるだけでなく、その製造に使用される材料の量も削減され、それによって廃棄物が減り、そのような材料が最終的に埋め立て地に送られる可能性が減ります。 持続するように設計された個々の部品の寿命は、より迅速かつ確実に予測できるため、製品とシステムがより安全になります。

多くのエンジニアリング構造コンポーネントは、頻繁かつ集中的に長期間使用されます。 たとえば、高速列車では、車輪とレールの境界面での疲労、特にレール、ベアリング、車軸、サスペンション、車体シェル、エンジン、継手および内部コンポーネントに対する動的荷重の影響を考慮することが特に重要です。

最大荷重条件をテストするために、試験サンプルの固有振動数に近い振動機械を使用して、コンポーネントの耐久性を調査する加速疲労試験が実施されます。 テストされる材料には、金属、セラミック、ガラス、プラスチック、複合材料、さらにはコンクリートが含まれる可能性があります。

ADDISONIC 研究クラスターリーダー

ADDISONIC を使用すると、メーカーは斬新で先進的な材料を実験し、寿命が延長されたコンポーネントを設計できます。 BU の超音波疲労技術は、「従来の」金属の代わりに使用されることが増えているニッケルやチタンベースの合金などの新世代の金属添加材料に特に関連しています。

しかし、エンジニアや材料専門家は重要なコンポーネントの本当の寿命を必ずしも知っているわけではないため、すべての金属故障の 90% は、動作寿命を超えた使用が原因です。

その結果、BU の設計およびエンジニアリング イノベーション センターは拡張され、超音波疲労研究のセンターが組み込まれました。 モンタルバオ博士は、同時に 2 つの方向 (たとえば、水平と垂直) で材料に超音波を適用した先駆者の 1 人です。 この手法は、現在行われているほとんどの疲労試験 (通常は一方向の荷重を伴う) よりも、実際の動作条件をより正確に再現します。

モンタルバオ博士によると、超音波疲労試験は、従来の試験では数か月または数年かかるのに比べ、わずか数日で 10 億サイクルまで大幅に延長できます。 また、コストを大幅に削減し、材料の寿命をより正確に示すことができます。

この研究はまた、新しい材料に対して数十億サイクルを実行する、より多くの超高サイクル疲労試験 (VHCF) への道も開きます。 2030 年までに、新規金属添加剤の市場、特に 3D プリンティング製造の年間成長率は 114 億ポンド成長すると予測されています。

材料の実際の寿命をわずかな時間で正確に予測できる BU の能力は、国際的な製造企業から大きな関心を集めています。 将来の重要な新素材である専門金属と複合材料は、私たちが日常的に使用する素材をより効率的かつ持続可能なものにするために、ADDISONIC プロジェクトによってテストされます。 ADDISONIC の取り組みが経済とコミュニティに多大な貢献をする可能性があることにほとんど疑いの余地はありません。