Uno strumento di intelligenza artificiale per i materiali promette progressi per le industrie ad alta intensità energetica
Una delle sfide principali nei settori ad alta intensità energetica è reperire materiali in grado di resistere a condizioni estreme, come le alte temperature, gli ambienti corrosivi e gli stress fisici. Grazie agli strumenti di intelligenza artificiale (IA) è possibile analizzare grandi quantità di dati per proporre i materiali con le proprietà più adatte. Prevedendo le loro caratteristiche, questi kit di strumenti riducono la necessità di effettuare test fisici lunghi e dispendiosi.
I materiali innovativi verso il successo sul mercato
Il progetto ACHIEF, finanziato dall’UE, ha creato un’innovativa piattaforma di intelligenza artificiale che aiuta a selezionare materiali ad alte prestazioni e rivestimenti protettivi su misura per le esigenze specifiche dell’industria. I membri del progetto hanno sviluppato quattro tipi di materiali innovativi, tra cui rivestimenti ceramici derivati da polimeri con una maggiore resistenza alla corrosione ad alta temperatura e all’erosione, e acciai al cromo avanzati con una resistenza superiore del 15 % allo scorrimento e alla corrosione ad alta temperatura. Il progetto ha anche fatto passi avanti nello sviluppo di materiali resistenti alle alte temperature e allo scorrimento, ispirati a modelli di superleghe ad alta entropia. Sono stati prodotti, inoltre, alcuni rivestimenti ad alte prestazioni utilizzando nanocompositi composti da leghe ad alta entropia. «Abbiamo cercato di portare le tecnologie emergenti dal livello di maturità tecnologica (TRL) 3-4 al TRL5, dimostrandone le potenzialità in condizioni industriali reali», osserva Raquel Aleman, membro del team ACHIEF. «Queste tecnologie sono in fase di sperimentazione nei processi di produzione dell’alluminio, petrolchimici e dell’acciaio. Per raggiungere i nostri obiettivi, sono stati fondamentali non solo i nostri strumenti di progettazione dei materiali assistiti dall’intelligenza artificiale, ma anche i sensori avanzati di temperatura e corrosione.» I risultati degli esperimenti su scala di laboratorio sono stati promettenti. Il passo successivo sarà definire il processo industriale che dovrebbe consentire la produzione e l’applicazione di questi materiali e rivestimenti su scala più ampia e su superfici più grandi, tenendo conto dei vincoli aggiuntivi che derivano dalla scalabilità.
Metodologie all’avanguardia per valutare e progettare i materiali
«ACHIEF è all’avanguardia di una rivoluzione nella progettazione dei materiali, sfruttando tecniche innovative di modellazione computazionale e di sperimentazione. Il progetto va oltre l’attuale stato dell’arte e coniuga sofisticati modelli computazionali con metodi sperimentali all’avanguardia, per affrontare le complesse sfide della progettazione dei materiali», sottolinea Aleman. Gli approcci innovativi di ACHIEF comprendono la fusione di architetture di apprendimento profondo per ottimizzare i progetti strutturali e l’integrazione di modelli basati sui dati e sulla fisica per valutare rapidamente l’impatto di un processo sulla struttura, sulle proprietà e sulle prestazioni dei materiali. In aggiunta, il progetto sta sviluppando nuovi materiali con proprietà migliori. «L’approccio di ACHIEF per migliorare i processi di progettazione dei materiali, renderli più resistenti e aggiungere sistemi di monitoraggio in tempo reale rappresenta un balzo in avanti significativo nella scienza e nell’ingegneria dei materiali. Questo significa che possiamo creare materiali innovativi da utilizzare nelle industrie ad alta intensità energetica», osserva Aleman.
Vantaggi promettenti
Sono molti i potenziali vantaggi delle innovazioni di ACHIEF. I materiali di nuova concezione sono stati progettati con l’obiettivo di migliorare l’efficienza energetica e ridurre i costi operativi nei settori ad alta intensità energetica. Oltre a ciò, promettono di migliorare le prestazioni dei materiali in condizioni estreme, riducendo notevolmente l’impatto ambientale. Secondo le attese, il progetto avrà profonde ripercussioni sugli standard e sulle pratiche del settore: il suo obiettivo è migliorare l’efficienza energetica del 20 %, ridurre le emissioni di CO2 del 20 % e prolungare la durata di vita delle apparecchiature del 20 % o più. «ACHIEF è pronto a cambiare radicalmente le industrie ad alta intensità energetica. Le collaborazioni con partner stimati come Constellium, Tüpraş e ArcelorMittal sono solo l’inizio. Grazie ai grandi progressi nei rivestimenti, in particolare quelli che proteggono dalla corrosione ad alte temperature, il futuro che ci attende è roseo. ACHIEF è destinata a lasciare un segno indelebile, rivoluzionando il modo in cui le industrie operano, migliorando l’efficienza, la sostenibilità e la competitività globale», conclude Aleman.
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