Forradalmi anyagtervezés MI segítségével
Az új ötvözet többféle elemből áll, amelyeket számítógépes szimulációval és gépi tanulással választottak ki. A mesterséges intelligencia drasztikusan lecsökkentette az átvizsgálandó lehetőségek számát: hagyományos módszerrel több mint egymillió kombinációt kellett volna végigpróbálni, de az MI már negyven ígéretes keverék után megtalálta a tökéletes receptet.
Ennek következtében az MIT kutatói által 3D-nyomtatott új fém teszteredményei pontosan igazolták az előrejelzéseket – a szerkezet minden próbán felülmúlta a korábbi öntött alumíniumötvözeteket, és felvette a versenyt a legerősebb ötvözetekkel is.
Könnyű és erős: teljesen új lehetőségek
Nem hagyható figyelmen kívül, hogy az új ötvözet akár a sugárhajtóművek ventilátorlapátjainak alapanyaga is lehet, amelyek jelenleg jellemzően titánból – az alumíniumnál jóval nehezebb és akár tízszer drágább fémből – vagy merev kompozit anyagokból készülnek.
Ha sikerülne áttérni erre a könnyebb és erősebb anyagra, az jelentős üzemanyag- és energia-megtakarítást jelentene a közlekedési ipar számára. A 3D-nyomtatás előnye ráadásul, hogy bonyolult formák készíthetők vele jelentős anyagtakarékosság mellett – így új távlatokat nyit a fejlett járműiparban, vákuumszivattyúknál, adatközpontok hűtőrendszereinél is.
Anyagtudományi áttörés az MIT-ben
A fejlesztés inspirációja egy 2020-as MIT-tantárgyból indult, amelyben Greg Olson professzor azt kérte a diákoktól, hogy tervezzenek minden eddiginél erősebb, nyomtatható alumíniumötvözetet. Az ötvözetek minősége főként a belső szerkezetükön, különösen az apró, „kiválási részecskék” sűrűségén és eloszlásán múlik – ezek adják a szilárdságukat.
A gépi tanulással támogatott kutatás képes volt kiszűrni, mely elemek befolyásolják legerősebben ezt a szerkezetet. A mesterséges intelligencia feltárta, hogy melyik két elem befolyásol egy-egy tulajdonságot, így már célirányosan lehetett finomhangolni a fém összetételét.
Egyedi 3D-nyomtatási technológia: gyorsabb hűlés, stabilabb szerkezet
A kutatócsoport a hagyományos öntés helyett 3D-nyomtatást alkalmazott, ahol a fémport lézerek olvasztják meg, és a rétegek villámgyorsan megszilárdulnak. Ennek következtében a belső finom szerkezet nem bomlik meg, a kiválási részecskék rendkívül kicsik és sűrűek maradnak – ezredmásodpercek alatt rögzül a kívánt szerkezet.
Az új ötvözet végül ötször erősebb lett, mint a hagyományos öntött változat, és 50 százalékkal felülmúlta a pusztán számítógépes modellezéssel tervezett ötvözeteket.
Rekorder stabilitás magas hőmérsékleten
A mikroszkópos vizsgálatok szerint az új anyag szerkezetében nagy arányban vannak jelen a kívánt apró részecskék, amelyek 400 Celsius-fokig is stabilak maradnak. Ez rendkívül ritka az alumíniumalapú anyagok körében.
Az MIT csapata most e módszerrel az ötvözet további finomhangolásán dolgozik. Akár az is elképzelhető, hogy egy nap a repülőgépek hajtóműlapátjai is ilyen, új generációs alumíniumból készülnek majd – amelyet most az MIT-en nyomtattak először.
