Ingénieurs de South Dakota Mines : 2e place au concours national de ponts avec design composite léger

South Dakota School of Mines and Technology (Rapid City, SD, États-Unis) a annoncé le 14 août que des étudiants ont remporté la 2e place au Concours Étudiant de Ponts 2018 de la Society for the Advancement of Material and Process Engineering (SAMPE, Diamond Bar, CA, États-Unis), en concevant un ne pesant que 12,5 oz (≈ 354 g) capable de supporter une charge de 2 000 lb (≈ 907 kg).

Les étudiants de Mines ont conçu le pont en utilisant un matériau composite en feuille propriétaire inventé par une équipe de chercheurs au Centre de Fabrication Avancée Composite et Nanocomposite (CNAM) et au Laboratoire d'Ingénierie Composites et Polymères (CAPE) de Mines. En collant le matériau unique CNAM, appelé Discontinuous Fiber Thermoplastic Sheet (DiFTS), sur le dessus et le dessous d'un cœur nid d'abeilles léger dans un rapport d'épaisseurs approprié, les étudiants ont pu concevoir les propriétés de la structure sandwich stratifiée pour rencontrer les exigences de charge de la compétition, tout en maintenant une densité globale faible. Le matériau DiFTS incorpore de la fibre de carbone courte recyclée embarquée dans une matrice thermoplastique, où une distribution uniforme des fibres, un alignement significatif des fibres, une rétention efficace de la longueur des fibres et une encapsulation complète des fibres résultent en propriétés haute performance avec un procédé à faible coût.

« Ce n'est pas que CNAM a développé un super-matériau ; c'est que nous avons développé un composite durable, haute performance, à faible coût, qui peut être ingénierisé de façon démontrable pour rencontrer des exigences de portance exigeantes, et qui compétitionne très favorablement contre les composites carbone traditionnels à haut coût », dit le conseiller de l'équipe, Professeur David Salem, Ph.D., directeur du Centre CNAM et du Laboratoire CAPE.

L'équipe pont de SD Mines incluait Matthew Phillips, senior en maths et génie mécanique ; Schmid, doctorant en Programme Nano Science et Ingénierie ; et Krishnan Veluswamy, doctorant en Programme Matériaux Ingénierie et Science, qui a aussi gagné le Prix SAMPE International University Leadership Experience 2018. « C'est excitant que ce pont ait été fait de matériaux développés en interne à Mines », dit Veluswamy. « Ce genre de matériau a des applications industrielles partout, des articles de sport aux automobiles aux avions, parce qu'il est fort, léger et peu coûteux à fabriquer. »

Un centre frère — le Centre CNAM Biomateriaux (CNAM-Bio) — a récemment été lancé à SD Mines et entreprend des recherches sur plastiques biodégradables à base de plantes, biofibres naturelles et biocomposites qui pourraient un jour fusionner avec cette technologie, améliorant encore la durabilité environnementale du DiFTS.