Descrizione del progetto
Nuovi modelli migliorano il design dei compositi stampati robusti
La produzione additiva e i processi automatici di posizionamento delle fibre danno origine a una nuova classe di materiali rinforzati con fibre: i compositi con fasci di fibre ad angolo variabile (VAT, Variable Angle Tow). Il posizionamento dei VAT consente agli orientamenti delle fibre di cambiare posizione nell’intero piano dello strato, dando luogo a proprietà di rigidità variabili. Ciò consente di creare progettazioni di compositi su misura in termini di rigidità e resistenza alla deformazione. Tuttavia, la conservazione dell’integrità delle fibre richiede la giusta combinazione di temperatura, velocità, raggi di curvatura e pressione durante il processo di stampa. Per affrontare ciò, il progetto PRE-ECO, finanziato dall’UE, svilupperà nuovi modelli per descrivere i compositi VAT da una scala su matrice di fibre a una su componenti, nonché nuovi modelli di apprendimento automatico per l’identificazione dei difetti. I nuovi metodi di PRE-ECO contribuiranno significativamente a ridurre i guasti strutturali dei compositi durante il processo di stampa.
Obiettivo
Additive manufacturing and Automated Fibre Placement (AFP) processes brought to the emergence of a new class of fibre-reinforced materials; namely, the Variable Angle Tow (VAT) composites. AFP machines allow the fibres to be relaxed along curvilinear paths within the lamina, thus implying a point-wise variation of the material properties. In theory, the designer can conceive VAT structures with unexplored capabilities and tailor materials with optimized stiffness-to-weight ratios. In practise, steering brittle fibres, generally made of glass or carbon, is not trivial. Printing must be performed at the right combination of temperature, velocity, curvature radii and pressure to preserve the integrity of fibres. The lack of information on how the effect of these parameters propagates through the scales, from fibres to the final structure, represents the missing piece in the puzzle of VAT composites, which today are either costly or difficult to design because affected by unpredictable failure mechanisms and unwanted defects (gaps, overlaps, and fibre kinking).
This proposal is for an exploratory study into a radical new approach to the problem of design, manufacturing and analysis of tow-steered printed composite materials. The program will act as a pre-echo, a precursor, to: 1) implement global/local models for the simulation and analysis of VATs with unprecedented accuracy from fibre-matrix to component scales; 2) develop a (hybrid) metamodeling platform based on machine learning for defect sensitivity and optimization; and 3) set new rules and best-practices to design for manufacturing. A 5-year, highly inter-disciplinary programme is planned, encompassing structural mechanics, numerical calculus, 3D printing and AFP, measurements and testing of advanced composites, data science and artificial intelligence, and constrained optimization problems to finally fill the gap between the design and the digital manufacturing chain of advanced printed materials.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
10129 Torino
Italia