Tim Briggs ha costruito una carriera ai Sandia National Laboratories facendo a pezzi e rompendo le cose con il suo team di collaboratori. Ora, ha sviluppato uno strumento per il test delle fratture che potrebbe aiutare a rafforzare qualsiasi cosa, dai telai strutturali degli aerei ai telefoni cellulari.

Briggs ha depositato un brevetto per un dispositivo associato a materiali compositi strutturali incollati con il titolo ingannevolmente banale "Mode I Fracture Testing Fixture".

Il dispositivo, un piccolo set di due grucce non più grandi di una mano, si inserisce in un foro praticato con precisione attraverso il centro di due materiali strutturali legati insieme. I ganci quindi si attaccano a una macchina di prova tradizionale progettata per separare il campione incollato per misurare quanto è duro. Prima dell'innovazione di Briggs, la preparazione del campione e l'esecuzione di una serie di tali test di frattura potrebbero richiedere giorni o addirittura settimane in più.

"Separiamo i campioni di frattura in modo molto controllato, " Briganti, che lavora nel Laboratorio Strutture Leggere di Sandia, disse. "Quindi, siamo in grado di misurare la risposta del materiale e quantificare le relative proprietà di frattura, che ci informa su come le crepe potrebbero effettivamente crescere quando utilizzate nei prodotti finiti in varie condizioni di carico."

In ogni settore e prodotto di consumo, le cose si rompono. Questo può portare alla perdita di proprietà, contenzioso, lesioni e perdite di vite umane. A volte la frattura si verifica perché un progetto è progettato senza una piena comprensione di come i materiali si comportano in determinate condizioni.

"Pensa ad applicazioni critiche come un aereo pressurizzato a 30, 000 piedi con 300 o più anime a bordo che fanno affidamento su superfici incollate come parte di un percorso di carico critico, " Briggs ha spiegato. "Questo non può mai fallire. Ma le persone non vogliono nemmeno la loro benigna mazza da hockey in fibra di carbonio o mountain bike che hanno pagato centinaia o addirittura migliaia di dollari per rompere".

Il dispositivo e la metodologia possono essere applicati "a tutto ciò che sta nel mezzo:dispositivi medici, aerospaziale, merito di incidente automobilistico, strutture civili, recipienti a pressione, ricreativo e sportivo. Ogni struttura è probabilmente influenzata da meccanismi di cedimento basati sulla frattura, e il test è difficile. Questo nuovo dispositivo e approccio mirano a renderlo un po' più semplice, " Egli ha detto.

Prima che sviluppasse le sue grucce, Briggs e la sua squadra dovrebbero allineare e legare i cardini agli esemplari, che ha aggiunto tempo e costi significativi al processo prima ancora di poter impostare ed eseguire l'esperimento.

"Per quanto semplice, " ha detto del nuovo approccio che utilizza il sistema di sospensione a rotazione libera, "questa è una specie di novità di questo dispositivo. C'è una bellezza e una semplicità qui. Ora puoi abbandonare completamente il vecchio, laborioso processo di incollaggio delle cerniere alle superfici del provino. Non posso dirti quanto lavoro è stato per noi tagliare i cardini, abradere e pulire tutte le superfici incollate, mescolare gli adesivi, allineare con precisione la cerniera alla faccia del campione, incollare la cerniera su un lato del provino, lascia che guarisca, ripulire il pasticcio, poi ripeti tutto dall'altra parte. Ora è letteralmente solo un foro e via".

Il dispositivo in attesa di brevetto di Briggs consente al suo team di ottenere queste proprietà di frattura critica in tempi molto più rapidi ed economici, che consente una visione molto più ampia delle condizioni che potrebbero causare la rottura e il cedimento dei materiali.

Poiché il tempo per il test è notevolmente ridotto, gli ingegneri avranno l'opportunità di migliorare le cose sottoponendo i campioni a una gamma più ampia di condizioni ambientali e di carico, garantendo prestazioni più prevedibili per migliorare affidabilità e sicurezza riducendo i costi di ricerca e sviluppo.

Le aziende non solo possono rendere i loro prodotti più sicuri e affidabili con questo nuovo approccio, ma i risparmi sui costi realizzati in ricerca e sviluppo più efficienti, nonché la riduzione delle controversie in materia di responsabilità, potrebbero essere trasferiti al consumatore.

Briggs ha detto, "Spero che questo nuovo approccio, e il lavoro che potrebbe consentire ad altri, può avere un'ampia portata e impatto oltre la missione di sicurezza nazionale di Sandia, toccando la vita quotidiana delle persone in modo più visibile nelle loro attività quotidiane."