Un premio fresco de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzadilla de Defensa de EE. UU. (DARPA) reúne a investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), la Universidad Carnegie Mellon (CMU) y la Universidad Lehigh (Lehigh) bajo el Software de Ingeniería Multiobjetivo y Ensayos de Estructuras de Aleaciones (METALES). El equipo investigará nuevas herramientas de diseño para la optimización simultánea de la forma y los gradientes de composición en estructuras de múltiples materiales que complementen nuevas técnicas de prueba de materiales de stop rendimiento, prestando exclusivo atención a la geometría del disco de palas (blisk) que se encuentra comúnmente en las turbomáquinas (incluidos los aviones a reacción). y motores de cohetes) como un problema de desafío ejemplar.
“Este esquema podría tener implicaciones importantes en una amplia tono de tecnologías aeroespaciales. Los conocimientos de este trabajo pueden permitir motores de cohetes más confiables y reutilizables que impulsarán la próxima gestación de vehículos de tiro de carga pesada”, dice Zachary Cordero, profesor asociado Esther y Harold E. Edgerton en el Área de Aeronáutica y Astronáutica del MIT (AeroAstro ) y el investigador principal principal del esquema. «Este esquema combina observación de mecánica clásica con tecnologías de diseño de IA generativa de vanguardia para desbloquear la reserva plástica de aleaciones clasificadas por composición, lo que permite una operación segura en condiciones que antiguamente eran inaccesibles».
Diferentes ubicaciones en blisks requieren diferentes propiedades termomecánicas y rendimiento, como resistor a la fluencia, ahogo de ciclo bajo, incorporación resistor, etc. La producción a gran escalera todavía requiere la consideración de métricas de costos y sostenibilidad, como el acopio y el reciclaje de aleaciones en el diseño.
«Actualmente, con los procedimientos habitual de fabricación y diseño, uno debe encontrar un único material mágico, composición y parámetros de procesamiento para cumplir con las limitaciones de ‘un material de una parte'», dice Cordero. «Las propiedades deseadas todavía suelen ser mutuamente excluyentes, lo que genera compromisos y compensaciones de diseño ineficientes».
Aunque un enfoque de un solo material puede ser espléndido para una ubicación singular de un componente, puede dejar otras ubicaciones expuestas a fallas o puede requerir que un material crítico se transporte a lo espacioso de toda una habitación cuando tal vez solo sea necesario en una ubicación específica. Con el rápido avance de los procesos de fabricación aditiva que permiten el control de propiedades y composición basado en vóxeles, el equipo ve que ahora son posibles oportunidades únicas para alcanzar un rendimiento de vanguardia en componentes estructurales.
Los colaboradores de Cordero incluyen a Zoltan Spakovszky, profesor T. Wilson (1953) de Aeronáutica en AeroAstro; A. John Hart, profesor de la promoción de 1922 y director del Área de Ingeniería Mecánica; Faez Ahmed, profesor asistente de exposición profesional de ABS de ingeniería mecánica en el MIT; S. Mohadeseh Taheri-Mousavi, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en CMU; y Natasha Vermaak, profesora asociada de ingeniería mecánica y mecánica en Lehigh.
La experiencia del equipo zapatilla ingeniería de materiales computacional integrada híbrida y diseño de procesos y materiales basado en formación instintivo, instrumentación de precisión, metrología, optimización de topología, modelado generativo profundo, fabricación aditiva, caracterización de materiales, observación termoestructural y turbomaquinaria.
«Es especialmente gratificante trabajar con los estudiantes de posgrado y los investigadores postdoctorales que colaboran en el esquema METALS, que zapatilla desde el exposición de nuevos enfoques computacionales hasta la construcción de bancos de pruebas que funcionan en condiciones extremas», afirma Hart. «Es una oportunidad verdaderamente única para desarrollar capacidades innovadoras que podrían ser la cojín de los sistemas de propulsión del futuro, aprovechando el diseño digital y las tecnologías de fabricación».
Esta investigación está financiada por DARPA bajo el entendimiento HR00112420303. Los puntos de perspectiva, opiniones y/o hallazgos expresados son los del autor y no deben interpretarse como representantes de los puntos de perspectiva o políticas oficiales del Área de Defensa o del gobierno de los EE. UU. y no se debe inferir ningún respaldo oficial.