Uno strumento software innovativo apre le porte alla prossima generazione di leghe
Misurando appena decine di nanometri, i metalli costituiti da materiali nanocristallini sono spesso molto più resistenti dei materiali tradizionali a grana grossa. Tuttavia, nonostante questo vantaggio di proprietà, gli scienziati non sono stati in grado di prevedere le prestazioni dei materiali nanocristallini, un fattore che ne limita notevolmente la diffusione sul mercato. Ora, grazie a uno strumento software innovativo chiamato ICARUS-SW, tutto ciò sta per cambiare. «ICARUS-SW è uno strumento software progettato per tenere conto dei bordi intergranulari dei materiali», afferma Stefanie Prenner, ricercatrice presso Brimatech Services GmbH e coordinatrice del progetto ICARUS-SW. «Il risultato è una nuova soluzione che potrebbe aprire la strada alla descrizione e all’analisi di leghe nanocristalline termodinamicamente stabili». Lo strumento ICARUS-SW è uno dei risultati del progetto ICARUS, finanziato dall’UE, completato nell’agosto 2019. Durante il progetto ICARUS-SW della durata di 1 anno, i ricercatori hanno condotto un’analisi di mercato approfondita dello strumento che comprendeva l’esecuzione di un’analisi sotto il profilo della concorrenza, l’identificazione di potenziali utenti e lo studio della sua fattibilità tecnica ed economica.
Differenziatori chiave
Esistono diversi prodotti software CALPHAD disponibili sul mercato per simulare e modellare la stabilità termica delle leghe. Ciò che rende unico ICARUS-SW è la sua capacità di eseguire calcoli nano-specifici che non solo tengono conto dei bordi intergranulari, ma offrono anche la possibilità di descrivere la nanostruttura di un materiale. «Questi differenziatori possono portare a nuove famiglie di materiali con proprietà e prestazioni senza precedenti in vaste aree di applicazione», spiega Prenner. «Con ICARUS-SW, nuovi materiali strutturali, metalli resistenti alle radiazioni, nanostrutture ingegnerizzate per la catalisi e la produzione di energia, leghe leggere e rivestimenti resistenti alla corrosione potrebbero tutti essere disponibili, risolvendo molte delle difficoltà affrontate dalla scienza e dalla tecnologia». Nell’ambito del precedente progetto FET ICARUS, sono state prodotte diverse leghe nanocristalline (principalmente a base di tungsteno) per convalidare il codice del software.
Uno strumento predittivo per l’esplorazione
Una sfida cruciale per il team del progetto è stata quella di definire la strategia più efficace per far progredire lo strumento ICARUS-SW dalla teoria scientifica a un prodotto commerciale pronto a competere nel mercato del software di calcolo termodinamico. In questo contesto, il team ha individuato e intervistato gli utenti e le parti interessate pertinenti per saperne di più sulle loro effettive esigenze e necessità e sui punti di forza e i limiti delle soluzioni esistenti. Sono stati intervistati anche produttori di strumenti software simili per valutare i requisiti da parte del fornitore del software ed esplorare opportunità di collaborazione. «Da questo lavoro, abbiamo individuato un’opportunità di posizionare ICARUS-SW come strumento predittivo per analizzare, identificare e progettare nuove leghe metalliche nanocristalline termodinamicamente stabili con proprietà migliorate», afferma Prenner.
Una nuova generazione di leghe
Il progetto ha analizzato le potenzialità del contributo dello strumento ICARUS-SW allo sviluppo di nuove famiglie di materiali che offrono non solo proprietà e prestazioni senza precedenti, ma anche una serie di altri vantaggi. Questi includono una riduzione dei tempi e dei costi di sviluppo del prodotto, una diminuzione della dipendenza dalle materie prime essenziali importate e un aumento della competitività europea nel campo dei materiali ingegnerizzati. «Speriamo che il progetto abbia gettato le fondamenta per lo sviluppo di un prodotto finale che consentirà la progettazione di una generazione di leghe completamente nuova», aggiunge Prenner.
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