محققان دانشگاه MIT يك آلياژ آلومينيوم قابل چاپ طراحي كرده اند كه مي تواند آينده صنعت هوانوردي را تغيير دهد. اين ماده جديد كه با كمك يادگيري ماشيني و چاپ سه بعدي ساخته شده است، پنج برابر قوي تر از آلومينيوم ريخته گري معمولي است و در دماهاي بسيار بالا نيز مقاومت خود را حفظ مي كند. ساختار داخلي فشرده و منحصربه فرد اين آلياژ باعث شده تا استحكامي فوق العاده پيدا كند و شايد بتوان آن را با فلزات سنگين تر و گران تر مانند تيتانيوم در موتور جت ها، خودروها و ديتاسنترها جايگزين كرد.
براساس گزارش ScienceDaily، هوش مصنوعي براي ساخت اين آلومينيوم با جستجوي ميليون هاي حالت مختلف، بهترين تركيب را به تنها 40 گزينه محدود كرد. روش هاي سنتي براي يافتن چنين فرمولي نيازمند ارزيابي بيش از 100 ميليون تركيب مختلف بود، اما مدل يادگيري ماشيني با تحليل الگوها و روابط بين عناصر، راه را كوتاه كرد.
محدثه طاهري موسوي، محقق ايراني كه اين پروژه را در دانشگاه MIT انجام داد و اكنون استاد دانشگاه كارنگي ملون است، توضيح مي دهد كه هوش مصنوعي به آن ها نشان داد كدام عناصر ويژگي هاي مورد نظر را كنترل مي كنند. سپس سيستم آن ها را به سمت طراحي ساختاري با مواد ته نشين بسيار ريز و متراكم هدايت كرد كه عامل اصلي استحكام اين فلز هستند.
آلومينيوم جديد محققان MIT كه قدرت بيشتري دارد چاپ سه بعدي امكان خنك سازي بسيار سريع فلز مذاب را فراهم مي كند كه مانع از رشد بيش ازحد ذرات داخلي مي شود و استحكام را حفظ مي كند. در روش هاي سنتي ريخته گري، فلز به آرامي خنك مي شود كه باعث بزرگ شدن ذرات و كاهش مقاومت آن ها مي گردد. اما محققان از روش LBPF استفاده كردند؛ در اين روش ليزر لايه هاي پودر فلز را ذوب مي كند و اين لايه ها بلافاصله منجمد مي شوند. اين انجماد سريع باعث مي شود ساختار ريز و متراكم پيش بيني شده توسط هوش مصنوعي، در عمل نيز حفظ شود و فلز نهايي ويژگي هاي مكانيكي بي نظيري پيدا كند.
اين ماده پتانسيل بالايي براي جايگزيني تيتانيوم در قطعاتي مانند پره موتور جت دارد زيرا 50 درصد سبك تر و بسيار ارزان تر است. امروزه پره هاي فن موتور جت معمولاً از تيتانيوم يا كامپوزيت هاي پيشرفته ساخته مي شوند كه هزينه و وزن بالايي دارند. جايگزين كردن آنها با اين آلومينيوم سبك و مقاوم، مصرف سوخت و انرژي را در صنعت حمل ونقل به طور قابل توجهي كاهش مي دهد.
البته محققان MIT معتقدند كاربرد اين آلياژ فراتر از هوانوردي است. به دليل قابليت چاپ سه بعدي در اشكال پيچيده مي توان از اين فلز در ساخت پمپ هاي خلأ پيشرفته، خودروهاي رده بالا و سيستم هاي خنك كننده ديتاسنترها نيز استفاده كرد.
يافته هاي اين پژوهش در ژورنال Advanced Materials منتشر شده است.