Geïntegreerde sensoren detecteren metaalmoeheid

Onderzoekers van de Vrije Universiteit Brussel (VUB) hebben metalen onderdelen gebouwd die automatisch aangeven wanneer ze worden overbelast. Ze hebben hiervoor sensoren in het metaal geïntegreerd middels 3d printen. Dat was vooralsnog niet mogelijk met traditionele productietechnieken.

Veel ongelukken met transportmiddelen, grote infrastructuren of machines worden veroorzaakt door metaalmoeheid. Metaalmoeheid is een breuk in het materiaal als gevolg van langdurige wisselende belasting. De breuk begint als een microscopisch scheurtje en groeit uit naar macroscopische afmetingen. Vele factoren spelen een rol bij het ontstaan van metaalmoeheid, waardoor het moeilijk te voorkomen is.

De onderzoekers zijn er nu in geslaagd een detectiesysteem voor overbelasting te integreren in 3d-geprint materiaal. Michaël Hinderdael legt uit: ‘Het 3d printen maakt het mogelijk om aan de binnenkant van een onderdeel te werken en hierin functies te integreren. Tijdens het productieproces worden op kritische plaatsen buisjesvormige uitsparingen in het onderdeel ingebouwd, die nadien worden gevuld met een gas of vloeistof onder druk. De druk wordt tijdens het gebruik van het onderdeel geobserveerd door een druksensor. De sensor meldt verschillen in druk, bijvoorbeeld als de druk kan ontsnappen doordat er een scheur doorheen gegroeid is.’

De sensor registreert elk verschil in druk en kan dus de belasting op het onderdeel meten. Met de toepassing kunnen continu metingen worden uitgevoerd, ook op kritische locaties die door hun ontoegankelijkheid niet of moeilijk kunnen worden gecontroleerd. Dat moet het veiligheidsniveau verhogen en de onderhoudskosten doen dalen.