材料研究機構開發工具來加速復合材料認證


CHESS的材料解決方案網絡(MSN-C)是康奈爾高能同步加速器資源(CHESS;美國紐約州伊薩卡),空軍研究實驗室(AFRL;美國俄亥俄州代頓)的新研究機構,專注于加快先進復合材料結構的認證。
 
  根據項目合作伙伴的說法,該設施將實現航空航天和軍事部件的材料,工藝和設計方面的突破。 MSN-C的目標是推動復合材料制造成為可以快速預測和建模的精確科學,從而縮短新材料認證和難于加工的方法(例如增材制造)的認證時間。
 
  該設施包含兩個新的X射線束線:能量較低的功能材料束線和能量較高的結構材料束線。結構材料光束線使用高能X射線了解在使用和加工條件下復合材料,陶瓷和金屬的內部結構不斷變化。
 
  功能材料束線設計用于在加工過程中以及在實際負載條件下分析軟材料,例如用于輕質結構部件和有機電子產品的有機分子和聚合物基材料以及復合材料。光束線使制造商和研究人員可以實時和原子級地觀察結構部件的材料,例如用于DOD技術的旋轉系統的固定部分或用于有限壽命應用的增材制造的產品。通過獲取有關間隙和界面質量的有形測量數據(例如材料結構),可以更快地消除問題和過程,并完善質量控制和一致性。
 
  這項研究旨在增進對使用實時,高分辨率圖像的復合材料制造的理解。另外,據稱束線可以揭示固結過程(例如沖壓和增材制造)對熱塑性和熱固性復合材料的加工效果和變化。
 
  MSN-C子設施主管Arthur Woll表示:“該設施之所以獨特,是因為它將先進的基于同步加速器的資源和技術結合在一起,明確地承擔了應對先進制造業當前和新興挑戰的使命。” “功能與使命的結合使MSN-C的項目能夠優先考慮其應對制造挑戰的重要性,而不是與學術獎學金的相關性。此外,CHES是僅有的五個高能同步加速器設施之一,使其特別適合應對這些挑戰所需的各種測量。”
 
  AFRL結構材料部門負責人Hilmar Koerner博士說:“現在,我們能夠以1微米的分辨率實時查看3D打印過程中熱塑性原料和復合材料的結晶情況。” “將樹脂和增強填料的詳細的不平衡和隨時間變化的形態數據映射到過程歷史記錄中,將使制造商可以在數小時至數天(而不是數月和數年)內看到詳細的細節,與過去相比使他們可以更快地做出進行生產/不生產的決定。”