Quando i componenti metallici di aeroplani, ponti e altre strutture si rompono, i risultati sono spesso catastrofici. Ma i ricercatori della Johns Hopkins University hanno trovato un metodo per prevedere in modo affidabile le vulnerabilità prima dei test attuali. In un articolo pubblicato oggi su Science, i ricercatori descrivono in dettaglio un nuovo metodo per testare i metalli su scala microscopica che consente loro di infliggere rapidamente carichi ripetitivi mentre registrano come i danni che ne derivano si evolvono in crepe.
“Ora siamo in grado di avere una comprensione più fondamentale di ciò che porta alle crepe”, ha detto El-Awady. “L’implicazione pratica è che ci permetterà di capire e prevedere quando o come il materiale fallirà”.
Il metodo per scoprire crepe nei metalli in anticipo
Che si tratti del martellamento dei veicoli sui ponti o dei cambiamenti della pressione dell’aria sugli aeroplani, tale cambiamento continuo chiamato “carico ciclico” induce gradualmente scivolamenti nella struttura molecolare interna dei metalli più durevoli fino a quando si verificano crepe che avrebbero potuto essere previste molto prima del loro pericoloso aspetto. “Il cedimento per fatica affligge tutti i metalli e mitigarlo è di grande importanza”, ha detto El-Awady. “È la principale causa di crepe nei componenti metallici degli aerei”.
Questo è il motivo per cui è pratica comune nel settore del trasporto aereo aderire a programmi di sostituzione regolari e costosi per molte parti. Ma la durata di quelle parti potrebbe essere determinata in modo più accurato comprendendo meglio le origini dell’iniziazione della frattura. Gli investigatori francesi solo il mese scorso hanno chiesto una revisione del design dell’Airbus A380 per determinare se si difendono dai rischi di affaticamento del metallo.
“Con la mancanza di comprensione dei meccanismi che portano alla formazione di crepe, è stato difficile prevedere con una ragionevole precisione la durata residua di un materiale caricato ciclicamente”, ha detto El-Awady. “Il componente potrebbe effettivamente andare bene e non fallire mai, ma lo buttano via comunque esclusivamente sulla base di argomenti statistici. Questo è un enorme spreco di denaro”.