Descripción del proyecto
Mejora de la resistencia a los impactos de los polímeros termoplásticos reforzados con fibra de carbono
Los materiales compuestos de polímeros reforzados con fibra de carbono (PRFC) permiten el diseño de estructuras ligeras con una huella de carbono menor que las alternativas metálicas convencionales, un mercado extremadamente rentable en la economía de la Unión Europea. Sin embargo, su aprovechamiento se ve limitado por dos factores: los materiales compuestos de PRFC poseen una tolerancia reducida a los daños y los impactos, así como un espacio de diseño complejo a causa de la falta de herramientas de diseño robustas y la capacidad limitada de las tecnologías de fabricación anteriores. El proyecto BIOTHECT, financiado con fondos europeos, abordará estos problemas desarrollando estructuras de polímeros termoplásticos reforzados con fibra de carbono resistentes a múltiples impactos, reparables, personalizables y de inspiración biológica. Se caracterizarán por una tolerancia a los daños mejorada localmente sin incrementar su peso, unos residuos de producción menores y una estructura más ligera. El proyecto tendrá en cuenta las necesidades actuales de la industria, es decir, unos costes menores y una mayor sostenibilidad.
Objetivo
Carbon fibre-reinforced polymer composites (CFRPs) constitute a highly profitable market in EU’s economy. Their high stiffness and strength and low density allow engineers to design lightweight structures with a lower carbon footprint than conventional metallic ones. Nonetheless, CFRPs hold two main drawbacks which hinder their exploitation in industry: 1) poor damage and impact tolerance; and 2) limited design space due to the lack of robust design tools and the limited capability of past manufacturing technologies. This 2-year fellowship tackles these drawbacks by developing novel bio-inspired, tailorable and healable multi-impact resistant CFRTP (BIOTHECT) structures. BIOTHECT uses helicoidal layups to minimise fibre breakage during impact and a thermoplastic matrix to enable healing. BIOTHECT structures address current industrial needs for lower maintenance costs, sustainability and weight savings. A novel numerical tool will be developed to understand and design BIOTHECT structures with unique performances. Optimal BIOTHECT structures will be manufactured, tested and analysed through detailed damage analyses to develop the design tool to unprecedented accuracy. The fine-tuned design tool will be translated to industry-friendly packages for direct exploitation. Finally, in the context of the digital industry, the project explores the use of automated manufacturing technologies, 3D printing, to tailor BIOTHECT designs locally in larger conventional structures. This novel design aims at creating macro-components with locally improved damage tolerance without a weight increase, hence leading to lower manufacturing waste and lighter structures. The fellowship will take place at KU Leuven with a 4-month secondment at the Thermoplastic Composites Research Center (NL). Training plan, technical work packages, exploitation, dissemination and communication activities will work together to lead the ER to cover a leading role in his own research group in or out of academia.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
3000 Leuven
Bélgica