Au cours des quatre dernières années, l'équipe de recherche de la Montana State University a développé une méthode innovante de production de fibre de carbone à l'aide de la méthode Stretch Break, selon un rapport du 5 décembre de Composites World. Cette fibre de carbone est plus facile à manipuler lors du moulage des formes complexes des avions et peut réduire considérablement les coûts de fabrication. Le projet a été financé par l'armée américaine avec un investissement total de 25,8 millions de dollars.
L'Université d'État du Montana affirme que les chercheurs ont investi massivement dans les domaines de recherche pertinents et approchent maintenant d'une étape importante. Les chercheurs prévoient de valider les capacités de fabrication réelles à petite échelle avant d'industrialiser complètement la technologie. La fibre de carbone traditionnelle est largement utilisée dans l'aérospatiale en raison de sa haute résistance, de sa légèreté et de sa durabilité. Mais ces fibres ne se plient pas facilement, donc faire une courbe serrée qui s'intègre parfaitement dans les ailes d'un avion nécessite des outils de production complexes et coûteux et souvent des structures métalliques comme support auxiliaire, dont l'entretien et la réparation coûtent des milliards de dollars par an à l'armée américaine. En revanche, les nouveaux matériaux en fibre de carbone -- développés à l'Université d'État du Montana -- sont principalement constitués de matériaux étirés avec précision, dans lesquels certaines fibres se sont dégradées à des points naturellement faibles. Des études ont montré que la fibre de carbone « étirée et cassée » peut être formée environ 8 fois plus avec approximativement la même intensité. Cela signifie que les matériaux peuvent être moulés à l'aide d'un équipement plus simple sans l'aide de structures métalliques. Parce que la fibre est plus facile à former, les conservateurs s'attendent à réduire les coûts de fabrication d'un quart, ont déclaré les chercheurs. Bien que le concept d'amélioration de la formabilité de la fibre de carbone en détruisant des parties de la structure aitexisté depuis des décennies, certaines des méthodes utilisées dans le passé (telles que les matériaux de coupe aléatoires, etc.) ont fait leurs preuves. Cela réduira considérablement la résistance du matériau. L'idée de la rupture par traction n'est pas non plus une innovation récente, mais jusqu'à présent, il n'y avait aucun moyen efficace de tirer de manière cohérente et efficace la rupture d'une manière qui puisse être étendue à la production industrielle. On peut dire que le concept d'« étirement etcasser la fibre de carbone semble facile, mais très difficile à contrôler.
L'équipe de recherche de la Montana State University a collaboré avec plus de 20 entreprises du Montana pour concevoir et traiter un nouvel outil de rupture par traction appelé Bobcat Head. Lorsqu'un faisceau plat de fil contenant des milliers de monofilaments de fibre de carbone passe rapidement à travers une série de rouleaux, une force précise est appliquée pour détruire les fibres défectueuses. Les chercheurs ont noté que seulement 2% environ des ruptures de fibres étaient effectuées dans une plage donnée. Par la suite, les chercheurs ont analysé les propriétés du matériau obtenu, en pliant les fibres après "étirement et rupture" en formes complexes et en les fixant avec des résines, en se concentrant sur les tests de difficulté de mise en forme. Des expériences ont prouvé que la fibre a les mêmes propriétés mécaniques que le matériau constitué de fibres continues, mais est plus facile à mettre en forme. Ensuite, les chercheurs prévoient d'intensifier la production de ce dispositif de fabrication « stretch-break », en lançant des applications pilotes de démonstration pour valider sa capacité à être utilisé dans la fabrication réelle. Cela jettera les bases d'une autorisation technique pour les entreprises aérospatiales qui produisent des avions militaires et civils. Les chercheurs disent qu'ils pensent que le matériau devrait commencer à être utilisé dans l'industrie au cours des prochaines années. Actuellement, le programme a attiré l'attention des fournisseurs de matériaux avancés et des fabricants de l'aérospatiale, et les scientifiques et ingénieurs concernés sont venus à la Montana State University pour voir les matériaux en personne et désireux d'obtenir des échantillons des matériaux fournis par l'équipe de recherche. Les fabricants aérospatiaux et les fournisseurs de matériaux ont manifesté un vif intérêt pour la recherche et pensent qu'une fois les conditions d'utilisation en place, cela aura un impact significatif sur la fabrication d'équipements aérospatiaux, ont déclaré les chercheurs.
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