یک بستر جدید برای توسعه فلزات پیشرفته در مقیاس | اخبار MIT
شرکت هایی که محصولات نسل بعدی را می سازند ، اغلب با محدودیت های فیزیکی مواد سنتی محدود می شوند. در هوافضا ، دفاعی ، انرژی و ابزار صنعتی ، فشار آوردن به این محدودیت ها نقاط شکست احتمالی را به سیستم وارد می کند. متأسفانه ، شرکت ها با توجه به اینکه تولید مواد جدید در مقیاس شامل جدول زمانی چند ساله و هزینه های عظیم است ، گزینه های بهتری ندارند.
آلیاژ بنیاد می خواهد قالب را بشکند. این شرکت که توسط تیمی از MIT تأسیس شده است ، قادر به تولید کلاس جدیدی از آلیاژهای فلزی با کارایی فوق العاده با استفاده از یک فرآیند تولید جدید است که به ذوب مواد اولیه متکی نیست. فناوری متالورژی با دولت جامد این شرکت ، که توسعه و تولید آلیاژهای نسل بعدی را ساده می کند ، طی سالها تحقیق توسط استاد سابق MIT کریس شو و همکاران ساخته شده است.
جیک گوگلین MBA ’19 ، مدیر عامل شرکت ، که بنیاد آلیاژ بنیاد را با Schuh ، Jasper Lienhard ’15 ، دکترا ’22 و Tim Rupert Phd ’11 تأسیس کرد ، می گوید: “این یک رویکرد کاملاً جدید برای ساخت فلزات است. “این مجموعه گسترده ای از قوانین را در طرف مهندسی مواد به ما می دهد که به ما امکان می دهد ترکیبات مختلفی را با خواص غیرقابل دستیابی قبلاً طراحی کنیم. ما از آن استفاده می کنیم تا محصولاتی را که برای کاربردهای پیشرفته صنعتی بهتر کار می کنند ، بسازیم.”
بنیاد آلیاژ می گوید آلیاژهای فلزی آن می توانند دو برابر بیشتر از فلزات سنتی ساخته شوند ، با 10 برابر توسعه محصول سریعتر ، به شرکت ها امکان آزمایش ، تکرار و اعزام فلزات جدید در محصولات را در ماه ها به جای سالها می دهد.
این شرکت در حال حاضر در حال طراحی فلزات و قطعات نمایشی حمل و نقل به شرکت هایی است که قطعات تولیدی را برای مواردی مانند هواپیماها ، دوچرخه ها و اتومبیل ها تولید می کنند. این همچنین در حال ساخت قطعات آزمایشی برای شرکای صنایع با چرخه توسعه طولانی تر مانند دفاع و هوافضا است.
با حرکت به جلو ، این شرکت معتقد است که رویکرد خود شرکت ها را قادر می سازد سیستم های با عملکرد بالاتر و قابل اطمینان تر ، از موشک گرفته تا اتومبیل ، راکتورهای همجوشی هسته ای و تراشه های هوش مصنوعی بسازند.
گوگلین می گوید: “برای سیستم های پیشرفته مانند موتورهای موشک و جت ، اگر بتوانید آنها را داغ تر اجرا کنید ، می توانید از سوخت و یک سیستم قدرتمندتر استفاده کنید.” “عامل محدود کننده این است که آیا شما در آن دماهای بالاتر یکپارچگی ساختاری دارید یا خیر ، و این اساساً یک مشکل مواد است. در حال حاضر ، ما همچنین در ساخت و ابزار پیشرفته کار زیادی انجام می دهیم ، که ستون فقرات غیر خاص اما فوق العاده بحرانی از دنیای صنعتی است که در آن قادر به فشار دادن املاک و بدون چند برابر هزینه های مختلف است می تواند بازدیدها را در مورد کارآیی در عملکرد ، عملکرد و عملکرد ، عملکرد و عملکرد و عملکرد و کار کند.
از MIT به جهان
شوه در سال 2002 به دانشکده MIT پیوست تا پردازش ، ساختار و خواص فلز و سایر مواد را مطالعه کند. وی پس از گذشت بیش از 20 سال در MIT ، در سال 2011 رئیس گروه علوم و مهندسی مواد به عنوان رئیس مهندسی در دانشگاه شمال غربی در سال 2023 معرفی شد.
گوگلین می گوید: “کریس می خواست از دیدگاه های مختلف به فلزات نگاه کند و کارها را از نظر اقتصادی کارآمدتر و بالاتر از آنچه ممکن است با فرآیندهای سنتی انجام دهد.” “این فقط برای مقالات دانشگاهی نبود – این در مورد ساخت روش های جدید بود که برای دنیای صنعتی ارزشمند باشد.”
روپرت و لینهارد دکترای خود را در آزمایشگاه شوه انجام دادند و روپرت فناوری های مکمل را در فرآیندهای حالت جامد که توسط شوه و همکارانش به عنوان استاد دانشگاه کالیفرنیا در ایروین تهیه شده بود ، اختراع کردند.
گوگلین در سال 2017 به دانشکده مدیریت Sloan MIT آمد و مشتاق کار با فناوری های با تأثیر بالا بود.
گوگلین یادآوری می کند: “من می خواستم به جایی بروم که بتوانم انواع پیشرفت های اساسی فن آوری را پیدا کنم که ارزش نامتقارن را ایجاد می کنند – انواع چیزهایی که اگر در اینجا اتفاق نمی افتد ، آنها در هر جای دیگری اتفاق نمی افتند.”
در یکی از کلاس های خود ، یک دانشجوی دکترا در آزمایشگاه شوه با توصیف تحقیقات خود در مورد روش جدید برای ایجاد آلیاژهای فلزی ، دفاع پایان نامه خود را انجام داد.
گوگلین می گوید: “من هیچ یک از آن را نفهمیدم – من یک زمینه فلسفه دارم.” “اما من” فلزات قوی تر “را شنیدم و دیدم که پتانسیل این سکوی باورنکردنی آزمایشگاه کریس روی آن کار می کند ، و دقیقاً به این دلیل گره خورده است که چرا می خواستم به MIT بیایم.”
گوگللین با شوه ارتباط برقرار کرد و این زوج طی چند سال آینده در ارتباط ماندند و گوگلین فارغ التحصیل شدند و برای شرکت های هوافضا SpaceX و Origin Blue کار کردند ، جایی که وی دست اول را دید که مشکلات ناشی از زنجیره تأمین قطعات فلزی است.
در سال 2022 ، این زوج سرانجام تصمیم به راه اندازی شرکتی گرفتند و روپرت و لینهارد و فناوری مجوز را از MIT و UC Irvine اضافه کردند.
اولین چالش بنیانگذاران ، افزایش این فناوری بود.
گوگلین می گوید: “مهندسی فرآیند زیادی وجود دارد که باید یک بار در 5 گرم انجام دهید تا 100 بار در هفته با 100 کیلوگرم در هر دسته انجام دهید.”
امروزه ، آلیاژهای بنیاد با نیازهای مواد مشتریان خود شروع می شوند و در مورد مخلوط دقیق مواد اولیه پودری که هر فلز از آن شروع می شود ، تصمیم می گیرد. از آنجا ، از یک میکسر صنعتی تخصصی استفاده می کند – گوگلین آن را مخلوط کن آشپزخانه صنعتی می نامد – برای ایجاد یک پودر فلزی که همگن تا سطح اتمی است.
گوگلین می گوید: “در فرآیند ما ، از مواد اولیه تا قسمت آخر ، ما هرگز فلز را ذوب نمی کنیم.” “این غیر معمول است اگر در ساخت فلز سنتی ناشناخته باشد.
از آنجا ، مواد این شرکت با استفاده از روش های سنتی مانند قالب تزریق فلزی ، فشار دادن یا چاپ سه بعدی می توانند جامد شوند. مرحله آخر پخت و پز در کوره است.
گوگلین می گوید: “ما همچنین کارهای زیادی در مورد نحوه واکنش فلز در کوره پخت و پز انجام می دهیم.” “مواد ما به طور خاص برای سینتر در دماهای نسبتاً کم ، نسبتاً سریع و تمام راه به چگالی کامل طراحی شده اند.”
فرآیند پخت و پز پیشرفته از ترتیب بزرگی از گرمای کمتری استفاده می کند و در حالی که به شرکت اجازه می دهد فرآیندهای ثانویه را برای کنترل کیفیت از بین ببرد ، صرفه جویی در هزینه ها. همچنین به آلیاژ بنیاد کنترل بیشتری بر ریزساختار قطعات نهایی می دهد.
گوگلین می گوید: “این جایی است که ما عملکرد زیادی از آن را افزایش می دهیم.” “و با نیازی به آن مراحل پردازش ثانویه ، ما علاوه بر هزینه ها و صرفه جویی در مصرف انرژی ، روزها را صرفه جویی می کنیم.”
پایه ای برای صنعت
آلیاژ بنیاد در حال حاضر در حال خلبانی فلزات خود در سراسر پایگاه صنعتی است و همچنین برای تهیه قطعاتی برای اجزای مهم راکتورهای همجوشی هسته ای کمک های مالی دریافت کرده است.
گوگلین می گوید: “نام آلیاژ بنیاد از بسیاری جهات ناشی از تمایل به ایجاد پایه و اساس نسل بعدی صنعت است.”
برخلاف تولید فلزات سنتی ، جایی که آلیاژهای جدید برای مقیاس گذاری نیاز به سرمایه گذاری های عظیمی دارند ، گوگلین می گوید روند این شرکت برای توسعه آلیاژهای جدید تقریباً مشابه فرآیندهای تولید آن است و به آن اجازه می دهد تا با سرعت بیشتری تولید مواد جدید را مقیاس کند.
گوگلین می گوید: “در هسته اصلی رویکرد ما به دنبال مشکلاتی مانند دانشمندان مادی با فناوری جدید است.” “ما به این ایده نمی پردازیم که این نوع فولاد باید این نوع مشکل را حل کند. ما سعی می کنیم درک کنیم که چرا این فولاد در حال شکست است و سپس از فناوری ما برای حل مشکل به گونه ای استفاده می کنیم که باعث بهبود 10 درصدی نمی شود ، بلکه یک پیشرفت دو یا پنج بار از نظر عملکرد است.”