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Future laboratory for advanced mechanical testing

Breitbarth, Eric und Paysan, Florian und Strohmann, Tobias und Melching, David und Dömling, Ferdinand und Schöne, Vanessa und Dietrich, Eric und Schultheis, Erik und Requena, Guillermo (2023) Future laboratory for advanced mechanical testing. 34th Advanced Aerospace Materials and Processes (AeroMat) Conference and Exposition, 2023-03-14 - 2023-03-16, Fort Worth, TX, USA.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
4MB

Kurzfassung

Climate change and geopolitical conflicts require innovative material solutions to reduce CO2 emissions and manage the transition to a circular economy. Unfortunately, the development of lightweight alloys using classical approaches can take > 10 years . One time-consuming factor that affects the deployment of new materials is their mechanical characterisation. In this context, we have developed an autonomous test rig that enables rapid material testing and high-precision data generation: Robots handle the samples, mount them in the testing machine and carry high-resolution optical sensors for in situ digital image correlation (DIC) analysis. During fatigue crack growth experiments, deep learning-based algorithms detect the crack tip and evaluate the crack tip loadings. The evolution of the plastic zone at the surface of the samples is monitored in situ to provide information about the crack growth mechanisms acting in the bulk of the material, e.g. to detect the transition from flat to slant crack growth. The combination of several data acquisition sources with different evaluation algorithms lead to redundant information that helps enhancing confidence in the experimental results. Computer vision tools are implemented to assist experts and non-experts in the interpretation of the data obtained during testing. In addition, all algorithms developed for the new test rig are available as open-source Python codes to foster FAIR data principles in the materials mechanics community. The full testing and evaluation pipeline is demonstrated by means of fatigue crack growth experiments of an AA2024-T351 alloy showing that the new procedure is faster and allows further insights about the fundamental mechanisms of crack growth than using classical methods . Autonomous systems that combine materials science know-how, robotics, artificial intelligence and computer vision tools will play an essential role to accelerate materials development and testing.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194491/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Future laboratory for advanced mechanical testing
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Breitbarth, EricEric.Breitbarth (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3479-9143NICHT SPEZIFIZIERT
Paysan, FlorianFlorian.Paysan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Strohmann, TobiasTobias.Strohmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Melching, DavidDavid.Melching (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5111-6511NICHT SPEZIFIZIERT
Dömling, Ferdinandferdinand.doemling (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schöne, VanessaVanessa.Schoene (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietrich, EricEric.Dietrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schultheis, Erikerik.schultheis (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-4728-7124NICHT SPEZIFIZIERT
Requena, GuillermoGuillermo.Requena (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mechanical testing; robotics; machine learning; materials informatics
Veranstaltungstitel:34th Advanced Aerospace Materials and Processes (AeroMat) Conference and Exposition
Veranstaltungsort:Fort Worth, TX, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:14 März 2023
Veranstaltungsende:16 März 2023
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturwerkstoffe und Bauweisen
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Metallische Strukturen und hybride Werkstoffsysteme
Institut für Werkstoff-Forschung > Werkstoffmechanische Prüfung
Hinterlegt von: Breitbarth, Eric
Hinterlegt am:28 Mär 2023 08:35
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:55

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