Lichtere en dus minder vervuilende vliegtuigen in aantocht

(20-01-2022) Ahmed Elmahdy deed in zijn doctoraat onderzoek naar nieuwe composietmaterialen die bij de bouw van vliegtuigen kunnen worden gebruikt in plaats van metalen omdat ze veel lichter zijn.

In de nieuwste generatie vliegtuigen vervangen composietmaterialen op epoxybasis in toenemende mate de traditionele constructiematerialen. Dit komt voornamelijk door hun uitstekende sterkte-gewichtsverhouding, steeds beter wordende vermoeiingseigenschappen, uitstekende weerstand tegen corrosie en hun flexibiliteit. Deze combinatie van eigenschappen hebben metalen zoals aluminium of titanium niet. Het resultaat van het gebruik van composieten in vliegtuigen is lichtere maar toch sterke en stijve constructies die het totale gewicht van het vliegtuig verlagen en uiteindelijk de CO2-uitstoot verminderen.

Anderzijds hebben composietmaterialen ook nog een aantal uitdagingen die het wijdverbreide gebruik van composieten in vliegtuigen nog in de weg staat: de bestendigheid tegen impactbelasting, milieu- en recyclage-aspecten, productiekosten, certificering en luchtwaardigheidstesten.

“Deze uitdagingen kunnen worden opgelost door nieuwe klassen van composietmaterialen te ontwikkelen”, zegt Ahmed Elmahdy.

“In mijn doctoraat heb ik met betrekking tot impactbelasting het mechanisch gedrag van nieuwe composieten op epoxybasis bij hoge reksnelheden en in verschillende spanningscondities bestudeerd, meer bepaald basalt epoxycomposiet en epoxy-nanocomposiet gevuld met silica en hyperbranched polyester nanodeeltjes.”

Beide materiaalklassen werden ontwikkeld om de industriëleuitdagingen zoals impactbelasting en productiekosten aan te pakken.

“De testtechnieken van hoge reksnelheden werden geoptimaliseerd met behulp van de modernste optische meetinstrumenten om materiaaldata van hoge kwaliteit te verkrijgen voor de kalibratie van materiaalmodellen”, legt Ahmed uit.

“De resultaten tonen een veelbelovend potentieel om glasvezelcomposieten te vervangen door de goedkopere en beter presterende basaltvezelcomposieten in de bouw van vliegtuigen en, meer in het algemeen, te vervangen door componenten die gevoelig zijn voor impactbelasting”, vervolgt Ahmed.

Wat betreft de epoxy nanocomposieten, toonden de resultaten aan dat de toevoeging van beide nanodeeltjes in het algemeen de druksterkte van epoxyhars verbetert.

“Hoewel er nog verder onderzoek dient gedaan te worden, komen lichtere en dus minder vervuilende vliegtuigen een stapje dichterbij”, besluit Ahmed.

Lees een uitgebreidere samenvatting of het volledige doctoraat

-

Titel doctoraat: Experimentele karakterisering van het dynamische gedrag van nieuwe epoxycomposieten voor ruimtevaarttoepassingen

-

Contact: Ahmed Elmahdy, Patricia Verleysen

Ahmed Elmahdy

Ahmed Elmahdy is geboren op 12 januari 1989 in Giza, Egypte. Hij behaalde zijn bachelor- en masterdiploma in Mechanical Design and Production Engineering aan de universiteit van Caïro in respectievelijk juli 2010 en oktober 2014. Het onderwerp van zijn masterscriptie was de experimentele karakterisering van het buiggedrag van glasvezelversterkte polyester composieten onderworpen aan herhaalde impactbelasting.

In september 2015 ontving hij een volledige beurs van de Universiteit Gent om zijn doctoraat voort te zetten aan het MST-DyMaLab, onder begeleiding van Patricia Verleysen. Zijn PhD onderzoek werd uitgevoerd in het kader van het EXTREME Horizon 2020 onderzoeksproject.

De academische en professionele loopbaan van Ahmed strekt zich uit over verschillende jaren. In 2011 werkte hij als piping engineer bij Thyssenkrupp Industrial Solutions in Caïro, Egypte. In 2012 trad hij in dienst bij de vakgroep Mechanical Design and Production Engineering aan de faculteit Engineering van de universiteit van Caïro als onderwijsassistent en werd later in 2014 bevorderd tot assistent-docent. Tijdens zijn ambtstermijn aan de universiteit van Caïro gaf hij les en assisteerde hij bij de onderwijsactiviteiten van verschillende cursussen en labs, zoals Strength of Materials, Stress Analysis en Fundamental of Manufacturing Engineering. In de periode van 2013 tot 2015 werkte hij ook als werktuigbouwkundig ingenieur aan het Center of Engineering Studies aan de universiteit van Caïro.

Ahmed is momenteel onderzoeksingenieur aan het Joining and Materials laboratorium van Flanders Make (het strategisch onderzoekscentrum voor de maakindustrie in Vlaanderen, België). Hij is ook auteur en co-auteur van 8 internationale peer reviewed tijdschriftartikelen (A1), en 10 volledige conferentie proceedings artikelen (C1/P1). Van deze publicaties zijn vijf A1 tijdschriftartikelen en vijf C1/P1 conferentie-artikelen gerelateerd aan het promotieonderzoek.

-

Redacteur: Jeroen Ongenae - Eindredactie: Ilse Vercruysse -  Illustrator: Roger Van Hecke