SFIDA DEL CLIENTE
La University of Central Florida (UCF) di Orlando si è guadagnata una reputazione per istruzione e innovazione di alta qualità sin dalla sua fondazione, nel 1963. Durante questo periodo, il Dipartimento di ingegneria meccanica, aerospaziale e dei materiali dell'Università ha stretto forti alleanze con diversi produttori e organizzazioni di alto livello situati in zona, tra cui Siemens Power Generation, Lockheed Martin, Pratt & Whitney, Mitsubishi Power Systems e persino il Kennedy Space Center.
Oltre a offrire a queste organizzazioni una fornitura costante di ingegneri ben preparati, il dipartimento è ormai apprezzato per aver lavorato a stretto contatto con le organizzazioni per risolvere le loro sfide tecniche.
Per promuovere la duplice missione, fornire un'istruzione superiore e supportare l'industria locale, la UCF ha voluto aggiungere i test sui materiali a temperatura elevata alle sue competenze principali. Lo sviluppo di tali competenze migliorerebbe l'esperienza di apprendimento per gli studenti e potrebbe trarre vantaggio dai partner del dipartimento nell'industria locale, che realizzano prodotti progettati per funzionare a temperature estremamente elevate.
Nel 2006, la UCF ha accolto in squadra il dott. Ali P. Gordon, sia come docente sia per supervisionare lo sviluppo delle capacità di test sui materiali a temperatura elevata. Studente laureato al Georgia Institute of Technology, gli studi di Gordon si sono concentrati in particolar modo sulla caratterizzazione del comportamento dei materiali di pale delle turbine a temperature elevate. Questa esperienza lo ha reso un candidato ideale per portare al livello successivo i test sui materiali del dipartimento.
"L'interesse del dipartimento nel rafforzare i meccanismi sperimentali sia in laboratorio sia in classe mi ha attirato fin da subito", ha affermato Gordon. "Era chiaro che all'UCF era il momento perfetto per costruire uno dei migliori impianti di ricerca e test sui materiali del paese. Non vedevo l'ora di iniziare".
Lo sviluppo delle capacità di test meccanici a temperatura elevata del dipartimento richiederebbe l'acquisto di telai di carico, controlli, software e numerosi accessori. Dalla sua esperienza passata, Gordon sapeva che la vera sfida sarebbe stata far funzionare insieme tutti questi componenti senza problemi.
"Il test dei materiali efficace, in condizioni di servizio estreme, comporta un coordinamento preciso di forza, movimento, acquisizione di dati e simulazione ambientale che può essere molto difficile da ottenere dal punto di vista della configurazione", ha affermato Gordon. "Quindi, quando eravamo alla ricerca di un partner per le soluzioni di test, abbiamo cercato qualcuno che potesse offrire sia una tecnologia comprovata sia competenze avanzate nell'integrazione dei sistemi. Ecco perché abbiamo scelto MTS".
SOLUZIONE MTS
Nel dicembre del 2006, MTS ha iniziato a collaborare con il dott. Gordon per sviluppare capacità di test sui materiali a temperatura elevata per il Dipartimento di ingegneria meccanica, aerospaziale e dei materiali dell'UCF. Ciò ha richiesto l'integrazione in dipartimento del sistema di test meccanico esistente, che comprendeva un telaio di carico servoidraulico Modello 810, il controllore TestStar IIs e il software MultiPurpose TestWare®, con una serie di componenti di simulazione ambientale a temperatura elevata, tra cui un riscaldatore a resistenza MTS, morsetti a cunei idraulici raffreddati ad acqua Modello 646 e un estensimetro assiale a temperatura elevata in grado di mantenere elevata linearità e bassa isteresi a temperature fino a 1200 °C.
Il sistema ora aggiornato ha permesso al dipartimento di Gordon di eseguire una batteria completa di test a temperatura elevata per supportare la sua ricerca, i suoi studenti e l'industria locale. "Il nuovo sistema ha efficacemente esteso le nostre capacità di test meccanici includendo fatica, frattura, fatica da scorrimento, fatica a basso numero di cicli, fatica termomeccanica, carico di trazione e test di sollecitazione o rilassamento. Il tutto in ambienti a temperature molto elevate", ha affermato.
Gordon cita due esempi di come il suo dipartimento sta applicando le sue nuove capacità di test a temperatura elevata per offrire un servizio migliore ai suoi partner industriali. "Parte del nostro rapporto con Siemens consiste attualmente nel sottoporre i materiali in acciaio per una turbina a vapore terrestre a sollecitazioni termiche e meccaniche nello stesso momento, con temperature che oscillano tra 100 °C e 500 °C", ha riferito. "Inoltre, stiamo aiutando il Florida Center for Aerospace & Aero- Propulsion Technologies (FCAAP) a studiare come i componenti con intagli reagiscano a condizioni di fatica non isotermiche, sempre a 500 °C. Entrambe le applicazioni stanno rivelando nuove e preziose informazioni sui meccanismi di danno microstrutturale che questi componenti sostengono in condizioni di servizio".
Gordon afferma di essere soddisfatto del fatto che le soluzioni di test MTS del suo gruppo non si limitino soltanto alle temperature elevate, o addirittura all'esposizione termica.
"Stiamo anche lavorando con l'Office of Naval Research (ONR) per studiare il fenomeno della tensocorrosione (SSC, stress corrosion cracking). Nello specifico, stiamo studiando in che misura l'estensione precoce della cricca di alluminio con metalli liquidi, come il mercurio, nelle immediate vicinanze, dipenda dal tempo", ha affermato Gordon. "E gli ingegneri della NASA e della United Space Alliance, LLC, stanno usando le nostre capacità per studiare la risposta al rilassamento da scorrimento dei materiali per guarnizioni. Questi test vengono eseguiti a temperatura ambiente per ora, ma stiamo considerando di aggiungere una camera o un altro dispositivo per simulare le temperature estremamente basse delle condizioni spaziali".
"Non importa quali siano gli ambienti aggressivi che dobbiamo replicare, siamo certi che la tecnologia MTS sia abbastanza versatile da aiutarci a sviluppare l'ambiente simulato", ha aggiunto.
VANTAGGI PER IL CLIENTE
Secondo il dott. Gordon, le capacità ampliate di caratterizzazione dei materiali presso il Dipartimento di ingegneria meccanica, aerospaziale e dei materiali dell'UCF offre enormi vantaggi sia per gli studenti, sia per la facoltà di ingegneria informatica e persino per i partner commerciali dell'università.
"Ora siamo in grado di far luce su come i materiali avanzati si comportino in condizioni di servizio estreme", ha affermato Gordon. "Queste capacità ci consentono di approfondire più che mai la scienza dei materiali e consentono alle aziende con cui lavoriamo di sviluppare strumenti più accurati per la previsione del comportamento dei componenti".
Gordon sottolinea che mentre le capacità di test del suo dipartimento sono sofisticate, gli strumenti per creare l'esecuzione dei test sono relativamente semplici da comprendere e utilizzare. Si tratta di un vantaggio particolarmente utile per gli studenti universitari di ingegneria UCF nei corsi di laboratorio di meccanica sperimentale. "La semplice interfaccia utente e gli strumenti di visualizzazione del software MTS facilitano la comprensione anche di concetti avanzati, in particolare per le applicazioni di fatica e frattura", ha affermato Gordon. "L'aggiornamento delle attrezzature ha chiaramente arricchito l'esperienza di apprendimento per i nostri studenti".
Secondo Gordon, anche il personale di MTS è un elemento cruciale per le capacità di test avanzate del suo laboratorio. "È stato un piacere lavorare con MTS, in particolare con il personale di supporto tecnico", ha affermato. "Per esperienza sapevo che la tecnologia di test MTS è la più affidabile sul mercato. Ora so in prima persona che questa affidabilità si estende anche al personale di servizio".
