Snelheid is geboden in de overgang naar een meer duurzame samenleving. Dat geldt ook voor het ontwerpen en produceren van industriële toepassingen. Indien een ontwerper eerder en scherper in kaart kan brengen hoe een product met minder materiaal toch voldoet aan de gewenste kwaliteit en veiligheidseisen, dan draagt dat bij aan een voortvarende, duurzame transitie.
Trots presenteert NLR de Instron E20000: de eerste elektrische 20kN vermoeiingsmachine ter wereld. Voorheen waren deze hoge krachten uitsluitend mogelijk met hydraulische machines. Voor testen op gangbare proefstukken van bijvoorbeeld aluminium, rvs of titanium is 20kN een soort minimum. Daarbij kan deze elektrische machine de testen op hogere snelheden uitvoeren. Denk aan frequenties van 100Hz vergeleken met hydraulische machines die, zeker bij grote vervormingen, ca. 3Hz halen. Naast het bestaande park van (hydraulische) vermoeiingsmachines is NLR nu klaar voor de toekomstige vraag naar physics based-onderbouwing van vermoeiingsgedrag van metalen.
Duurzame filosofie
Vorig jaar publiceerde NLR het whitepaper ‘Aircraft structural design’. Hierin worden verbeteringen geschetst van het begrip en modellering van materiaalgedrag om grote stappen in het vliegtuigontwerp mogelijk te maken. In de publicatie introduceert NLR de zogenoemde green fatigue design philosophy. Deze op duurzaamheid gerichte ontwerpfilosofie vermindert de noodzakelijke voorzichtigheid bij de toepassing van ontwerprandvoorwaarden, die vanuit vermoeiingsoogpunt – dat materiaal onder een lage, wisselende belasting bezwijkt – gelden.
Dit ontwerpconservatisme biedt een marge om onzekerheden zoals over materiaaleigenschappen af te dekken. Minder conservatisme betekent minder afval, een kleinere footprint en daarmee dus ‘groener’. Dit vraagt uiteraard wel om een gevalideerde, sterk verbeterde modellering van het vermoeiingsgedrag die duidelijk aangeeft, wanneer in een stuk materiaal een kerf kan ontstaan die verder uitscheurt met een mogelijke breuk tot gevolg.
Prominente bijdrage
NLR is van oudsher sterk in kennis omtrent vermoeiing. Op dit moment leggen experts de laatste hand aan een physics based-modellering van scheurgroei-gedrag, die naar hun mening de huidige empirische formules overbodig maakt. Onderbouwing van deze formulering is een jarenlang testtraject geweest, waarbij vele honderden proefstukken zijn onderworpen aan een vermoeiingstest. Dit is gedaan voor een belangrijke aluminiumlegering. Kentallen voor andere metalen zullen later volgen. De testafdeling speelt daarbij een prominente rol in de validatie van die formulering om ervoor te zorgen dat in de toekomst ontwerpen nog scherper (en goedkoper) tot stand kunnen komen.
