Zuid-Dakota Mines ingenieurs winnen tweede plaats in nationale brugwedstrijd met lichtgewicht composietontwerp

South Dakota School of Mines and Technology (Rapid City, SD, VS) kondigde op 14 augustus aan dat studenten de tweede plaats wonnen in de Society for the Advancement of Material and Process Engineering (SAMPE, Diamond Bar, CA, VS) 2018 Student Bridge Contest, door een brug te ontwerpen van slechts 12,5 ounces die een 2.000-lb last kan dragen.

Mines studenten ontwierpen het ontwerp van de brug met een eigen composietbladmateriaal uitgevonden door een team onderzoekers bij Mines' Composite and Nanocomposite Advanced Manufacturing Center (CNAM) en Composites and Polymer Engineering (CAPE) Laboratorium. Door het unieke CNAM materiaal, Discontinuous Fiber Thermoplastic Sheet (DiFTS) genoemd, te binden aan de boven- en onderkant van een lichtgewicht honingraatkern in een geschikte dikteverhouding, konden de studenten de eigenschappen van de gelamineerde zandwichstructuur ontwerpen om aan de lastvereisten van de wedstrijd te voldoen, terwijl de algehele dichtheid laag bleef. Het DiFTS materiaal bevat korte, gerecyclde koolstofvezel ingebed in een thermoplastische matrix, waarbij uniforme vezelverdeling, significante vezeluitlijning, effectieve vezellengtebehoud, en grondige vezelincapsulatie resulteren in hoog-prestatie eigenschappen met een laagkostig proces.

“Het is niet dat CNAM een super-materiaal ontwikkeld heeft; het is dat we een laagkostig, hoog-presterend, milieuvriendelijk composiet ontwikkeld hebben dat demonstrabel ontworpen kan worden om veeleisende lastdragende vereisten te halen, en dat zeer gunstig concurreert tegen traditionele hoog-kosten koolstofvezelcomposieten,” zegt teamadviseur, Professor David Salem, Ph.D., directeur van het CNAM Centrum en het CAPE Laboratorium.

De SD Mines brugteam omvatte Matthew Phillips, senior in wiskunde en mechanische engineering; Schmid, een Ph.D. student in het Nano Science and Engineering Program; en Krishnan Veluswamy, een Ph.D. student in het Materials Engineering and Science Program, die ook de 2018 SAMPE International University Leadership Experience Award won. “Het is opwindend dat deze brug gemaakt is van in-house materialen ontwikkeld bij Mines,” zegt Veluswamy. “Dit soort materiaal heeft industriële toepassingen overal, van sportartikelen tot auto's tot vliegtuigen, omdat het sterk, lichtgewicht en goedkoop te fabriceren is.”

Een zustercentrum – het CNAM Biomaterials Center (CNAM-Bio) – is onlangs gelanceerd bij SD Mines en onderneemt onderzoek naar op planten gebaseerde biologisch afbreekbare kunststoffen, natuurlijke biovezels en biocomposieten die ooit met deze technologie kunnen samensmelten, wat de DiFTS milieuduursamheid verder versterkt.