نوآوری محققان چینی با هوش مصنوعی: تولید فولاد بسیار ‌مستحکم که انعطاف بالایی دارد 

دانشمندان دانشگاه جنوب چین و دانشگاه پردو با کمک هوش مصنوعی نوع جدیدی از فولاد ضدزنگ را برای چاپ سه‌بعدی ساختند که استحکام و انعطاف‌پذیری بالایی دارد. این دستاورد بزرگ، هزینه و زمان تولید قطعات صنعتی را بسیار کاهش می‌دهد.

مهندسان همیشه در ساخت فولاد با یک مشکل بزرگ روبه‌رو هستند؛ هرچه فولاد مستحکم‌تر شود، شکننده‌تر می‌شود و در مقابل، فولادهای انعطاف‌پذیرتر مقاومت کمتری در برابر فشار دارند. محققان با هوش مصنوعی این محدودیت را از بین بردند.

محققان اطلاعات ۸۱ خاصیت فیزیکی فلزات (مانند اندازه اتم‌ها، رفتار الکترون‌ها و سرعت صوت در فلز) را به سیستم هوش مصنوعی دادند. این سیستم پس از پردازش الگوها، آلیاژ جدیدی را با ترکیب آهن، کروم و مقادیر کمی از فلزات ارزان‌قیمت دیگر مانند نیکل، منگنز، مس، سیلیکون، آلومینیوم و کربن طراحی کرد که همزمان مستحکم و انعطاف‌پذیر است.

ساخت فولاد با چاپگر سه‌بعدی و هوش مصنوعی

نکته شگفت‌انگیز این است که قطعات تولیدی با این آلیاژ جدید، فقط به ۶ ساعت عملیات حرارتی نیاز دارند. در‌حالی‌که تولیدکنندگان برای آماده‌سازی فولادهای پیشرفته سنتی باید روزها وقت بگذارند و هزینه‌ها و انرژی بسیار زیادی را صرف کنند. این کاهش چشمگیر زمان، یک پیروزی بزرگ برای صنایع تولیدی به شمار می‌رود.

اما چگونه این فولاد هم مستحکم و هم منعطف است؟ این آلیاژ دارای مناطق ویژه‌ای به عنوان ضربه‌گیر است که فشار را جذب می‌کنند و به‌جای شکستن، تغییر شکل می‌دهند. در فولادهای معمولی، کروم پس از مدتی در ترکیباتی گیر می‌افتد و نقاط ضعفی را برای نفوذ زنگ‌زدگی ایجاد می‌کند. اما در این فولاد جدید، ذرات مس کروم را به جایگاه اصلی خود برمی‌گردانند و از زنگ‌زدگی فلز جلوگیری می‌کنند.

آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این فولاد دارای قدرت تحمل فشار ۱۷۳۰ مگاپاسکال و انعطاف‌پذیری ۱۵.۵ درصدی پیش از شکستن است که آن را برای صنایع سنگین ایده‌آل می‌کند. این ویژگی‌های بی‌نظیر به مهندسان کمک می‌کند تا قطعات سبک‌تر و قوی‌تری را برای صنایع هوافضا، نظامی و انرژی تولید کنند. همچنین خاصیت ضدزنگ بودن این آلیاژ، آن را به گزینه‌ای عالی برای ساخت توربین‌های بادی در دریا و خطوط لوله نفت و گاز تبدیل می‌کند.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Extreme Manufacturing منتشر شده است.