Истражување на материјали Од атом до готово работно парче
технички универзитет во Виена
Тоа е предизвик кој постојано игра важна улога во многу индустриски сектори: Потребни ви се метални материјали кои можат да издржат екстремни механички оптоварувања или се отпорни на корозивни влијанија на животната средина долго време - на пример тешки шини, лежишта за валјаци или цевки за индустријата за нафта и гас . Друга важна тема е намалување на телесната тежина, додека се одржуваат одлични својства, особено во однос на одржливоста и трошоците. Долго време, развојот на такви материјали се потпираше на обиди и грешки. Сепак, сега постојат методи за предвидување на својствата на материјалите на компјутерот.
Сега е формирана нова лабораторија за Кристијан Доплер на Виенскиот универзитет за технологија, во која интеракцијата на хемиско-физичките појави се карактеризира со употреба на методи на анализа со висока резолуција, фрлени во модели и прецизно симулирани на компјутерот со цел да се развијат подобри материјали за индустријата. ЦД-лабораторијата е поддржана од Федералното Министерство за дигитализација и деловна локација (BMDW) и партнерските компании voestalpine, Neuman Aluminium и Stahl Judenburg.
„Австрија произведува челик и алуминиум со високи барања за квалитет и ги извезува низ целиот свет“, вели др. Маргарет Шрамбок, федерална министерка за дигитализација и деловна локација. „Основата за овој успех е интензивно основно научно и технолошко истражување, што е исто така неопходно за продолжување на оваа успешна приказна. ЦД лабораториите нудат оптимална рамка за ова, бидејќи тие го прават новото знаење употребливо за компаниите и со тоа овозможуваат вистинска иновација и трајни предности на пазарот “.
Компјутерска симулација наместо обиди и грешки
Со цел точно да ги разберете материјалните својства на работното парче, треба истовремено да го разгледувате во различни размери - и токму тука лежи големиот предизвик од научна гледна точка: „Треба да ја знаете микроструктурата во опсегот на нанометар и да разберете како атомите комуницираат едни со други. Во исто време, мора да го испитате материјалот од средна скала - може да има области со различни нарачки на кристали. На крајот на краиштата, мора да го анализирате однесувањето на целото работно парче под оптоварување за да ги пресметате ефектите на типичните температури и сили на процесот “, објаснува проф. Ервин Поводен-Карадениз. Тој ја предводи новата ЦД лабораторија на Институтот за наука и технологија на материјали при ТУ Виена.
Постигнат е голем напредок во последните неколку децении, особено со метални материјали. „Во многу експерименти истражувавме како механичките својства на материјалот се поврзани со микроструктурата и како може да се влијае врз оваа микроструктура преку соодветен избор на легура и производниот процес“, вели Поводен-Карадениз. „Сепак, денес можеме да видиме дека науката за материјали достигна одредено плато во оваа област. Потребни ни се нови идеи за понатамошен напредок “.
И овие идеи доаѓаат од новите типови на компјутерски симулации: „Дизајнот на материјалот базиран на компјутерска симулација станува сè поважен“, вели убедливо Поводен-Карадениз. „Ова го намалува бројот на експерименти потребни, и со правилни модели за пресметка, можете да го предвидите однесувањето на материјалот уште пред да се произведе“. Ова драстично го скратува времето што е потребно од идејата за иновација до производот што е подготвен за пазарот.
Задачата правилно да се земат предвид неизбежните неправилности во материјалот е особено предизвикувачка. Со вистинско работно парче, немате работа со совршен кристал, туку со мноштво мали дефекти и со интерфејси помеѓу ситни зрна материјал. Можете да добиете корисни резултати само ако ги земете предвид правилно во компјутерскиот модел - и Ервин Поводен-Карадениз и неговиот тим се специјализирале во точно такви сложени задачи.