محققان دانشگاه MIT یک آلیاژ آلومینیوم قابل چاپ طراحی کردهاند که میتواند آینده صنعت هوانوردی را تغییر دهد. این ماده جدید که با کمک یادگیری ماشینی و چاپ سهبعدی ساخته شده است، پنج برابر قویتر از آلومینیوم ریختهگری معمولی است و در دماهای بسیار بالا نیز مقاومت خود را حفظ میکند. ساختار داخلی فشرده و منحصربهفرد این آلیاژ باعث شده تا استحکامی فوقالعاده پیدا کند و شاید بتوان آن را با فلزات سنگینتر و گرانتر مانند تیتانیوم در موتور جتها، خودروها و دیتاسنترها جایگزین کرد.
براساس گزارش ScienceDaily، هوش مصنوعی برای ساخت این آلومینیوم با جستجوی میلیونهای حالت مختلف، بهترین ترکیب را به تنها ۴۰ گزینه محدود کرد. روشهای سنتی برای یافتن چنین فرمولی نیازمند ارزیابی بیش از ۱۰۰ میلیون ترکیب مختلف بود، اما مدل یادگیری ماشینی با تحلیل الگوها و روابط بین عناصر، راه را کوتاه کرد.
«محدثه طاهری موسوی»، محقق ایرانی که این پروژه را در دانشگاه MIT انجام داد و اکنون استاد دانشگاه کارنگی ملون است، توضیح میدهد که هوش مصنوعی به آنها نشان داد کدام عناصر ویژگیهای مورد نظر را کنترل میکنند. سپس سیستم آنها را به سمت طراحی ساختاری با مواد تهنشین بسیار ریز و متراکم هدایت کرد که عامل اصلی استحکام این فلز هستند.
چاپ سهبعدی امکان خنکسازی بسیار سریع فلز مذاب را فراهم میکند که مانع از رشد بیشازحد ذرات داخلی میشود و استحکام را حفظ میکند. در روشهای سنتی ریختهگری، فلز به آرامی خنک میشود که باعث بزرگشدن ذرات و کاهش مقاومت آنها میگردد. اما محققان از روش LBPF استفاده کردند؛ در این روش لیزر لایههای پودر فلز را ذوب میکند و این لایهها بلافاصله منجمد میشوند. این انجماد سریع باعث میشود ساختار ریز و متراکم پیشبینیشده توسط هوش مصنوعی، در عمل نیز حفظ شود و فلز نهایی ویژگیهای مکانیکی بینظیری پیدا کند.
این ماده پتانسیل بالایی برای جایگزینی تیتانیوم در قطعاتی مانند پره موتور جت دارد زیرا ۵۰ درصد سبکتر و بسیار ارزانتر است. امروزه پرههای فن موتور جت معمولاً از تیتانیوم یا کامپوزیتهای پیشرفته ساخته میشوند که هزینه و وزن بالایی دارند. جایگزینکردن آنها با این آلومینیوم سبک و مقاوم، مصرف سوخت و انرژی را در صنعت حملونقل بهطور قابلتوجهی کاهش میدهد.
البته محققان MIT معتقدند کاربرد این آلیاژ فراتر از هوانوردی است. به دلیل قابلیت چاپ سهبعدی در اشکال پیچیده میتوان از این فلز در ساخت پمپهای خلأ پیشرفته، خودروهای ردهبالا و سیستمهای خنککننده دیتاسنترها نیز استفاده کرد.
یافتههای این پژوهش در ژورنال Advanced Materials منتشر شده است.
