Инженеры MIT разработали метод 3D-печати алюминиевых сплавов, которые значительно превосходят по прочности традиционно производимые аналоги. Новый материал демонстрирует пятикратное увеличение прочности и устойчивость к высоким температурам, что открывает перспективы для создания более легких авиационных компонентов, сообщает MIT News.
Прорыв в материаловедении
Используя комбинацию компьютерного моделирования и машинного обучения, исследователи смогли радикально сократить процесс поиска оптимального состава сплава. Вместо традиционного перебора более миллиона возможных комбинаций элементов, машинное обучение позволило идентифицировать идеальный состав всего после 40 тестовых симуляций.
Разработанный сплав не только соответствует по прочности самым современным литейным алюминиевым сплавам, но и превосходит их по ряду параметров. Ключевым преимуществом стала микроструктура материала: более мелкие и плотно упакованные преципитаты (микроскопические включения) обеспечивают исключительную прочность.
Типичная история «искусственного интеллекта, меняющего всё» — но здесь машинное обучение действительно сделало невозможное: сократило поиск оптимального состава сплава с миллионов попыток до сорока. Это не просто ускорение процесса, а качественный скачок в методологии материаловедения. Жаль только, что в статье не указано, какие именно элементы вошли в финальный состав — видимо, коммерческая тайна уже оформляется.
Практическое применение
Новый материал потенциально может заменить титан в производстве лопаток турбин реактивных двигателей. Титан, хотя и прочный, более чем на 50% тяжелее алюминия и до 10 раз дороже. Использование легкого и прочного алюминиевого сплава может привести к значительной экономии энергии в транспортной отрасли.
Помимо аэрокосмической отрасли, исследователи видят применение сплава в:
- Высоковакуумных насосах
- Премиальных автомобилях
- Системах охлаждения для дата-центров
Как отмечает Джон Харт, профессор механической инженерии MIT: «Поскольку 3D-печать позволяет создавать сложные геометрии, экономить материал и реализовывать уникальные конструкции, мы видим этот печатный сплав как нечто, что может использоваться в самых разных областях».
Научный фундамент
Исследование началось как учебный проект в 2020 году под руководством Грега Олсона, профессора кафедры материаловедения и инженерии MIT. Студентам было предложено использовать компьютерное моделирование для создания сплава, превосходящего по прочности существующие аналоги.
Мохадесе Тахери-Мусави, возглавившая работу, объясняет: «В какой-то момент нелинейные факторы, влияющие на свойства материала, становятся слишком сложными. Инструменты машинного обучения могут указать, на чем нужно сосредоточиться, и сказать, например, эти два элемента контролируют данную характеристику».