محققان MIT یک آلیاژ آلومینیوم قابل چاپ طراحی کرده اند که می تواند آینده صنعت هوانوردی را تغییر دهد. این ماده جدید که با کمک یادگیری ماشینی و پرینت سه بعدی ساخته شده است، پنج برابر قوی تر از آلومینیوم ریخته گری معمولی است و استحکام خود را حتی در دماهای بسیار بالا حفظ می کند. ساختار داخلی فشرده و منحصربهفرد این آلیاژ آن را به شدت مستحکم کرده است و شاید بتوان آن را با فلزات سنگینتر و گرانتری مانند تیتانیوم در موتورهای جت، خودروها و مراکز داده جایگزین کرد.
طبق گزارش ScienceDaily، هوش مصنوعی برای ساخت این آلومینیوم بهترین ترکیب را با جستجو در میلیونها حالت مختلف به تنها 40 گزینه کاهش داد. روشهای سنتی برای یافتن چنین فرمولی نیازمند ارزیابی بیش از 100 میلیون ترکیب مختلف بود، اما مدل یادگیری ماشینی با تجزیه و تحلیل الگوها و روابط بین عناصر راه را کوتاهتر کرد.
محداد طاهری موسوی، محقق ایرانی که این پروژه را در MIT انجام داده و اکنون استاد دانشگاه کارنگی ملون است، توضیح میدهد که هوش مصنوعی به آنها نشان میدهد که کدام عناصر ویژگیهای مورد نظر را کنترل میکنند. سپس سیستم آنها را به طراحی سازه ای با مواد رسوبی بسیار ریز و متراکم هدایت کرد که عامل اصلی استحکام این فلز است.
آلومینیوم جدید محققان MIT که استحکام بیشتری دارد
پرینت سه بعدی امکان خنک سازی بسیار سریع فلز مذاب را فراهم می کند که از رشد بیش از حد ذرات داخلی جلوگیری می کند و استحکام را حفظ می کند. در روش های ریخته گری سنتی، فلز به آرامی سرد می شود که باعث بزرگ شدن ذرات و کاهش استحکام آنها می شود. اما محققان از روش LBPF استفاده کردند. در این روش لیزر لایه های پودر فلز را ذوب می کند و این لایه ها بلافاصله منجمد می شوند. این انجماد سریع اجازه می دهد تا ساختار ظریف و متراکم پیش بینی شده توسط هوش مصنوعی در عمل حفظ شود و فلز نهایی خواص مکانیکی منحصر به فردی پیدا کند.
این ماده پتانسیل زیادی برای جایگزینی تیتانیوم در قطعاتی مانند تیغه های موتور جت دارد زیرا 50 درصد سبک تر و بسیار ارزان تر است. امروزه پره های فن موتور جت معمولاً از تیتانیوم یا کامپوزیت های پیشرفته ساخته می شوند که گران و سنگین هستند. جایگزینی آنها با این آلومینیوم سبک و بادوام، مصرف سوخت و انرژی در صنعت حمل و نقل را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
البته محققان MIT معتقدند که کاربرد این آلیاژ فراتر از هوانوردی است. با توجه به قابلیت پرینت سه بعدی در اشکال پیچیده، می توان از این فلز در ساخت پمپ های وکیوم پیشرفته، خودروهای رده بالا و سیستم های خنک کننده مرکز داده نیز استفاده کرد.
یافته های این تحقیق در مجله Advanced Materials منتشر شده است.
