Innovazione Open-Source per la Sicurezza e la Performance nella Produzione di Componenti
Ricercatori del Los Alamos National Laboratory hanno sviluppato un codice open-source chiamato Fierro, che migliora significativamente la sicurezza e la performance dei componenti manifatturati. Il codice permette di simulare accuratamente la performance delle parti fabbricate tenendo conto della microstruttura, rendendole più forti, sicure e performanti.
Fierro esegue simulazioni multiscale e multiphysics, il che significa che può simulare simultaneamente vari aspetti dei sistemi fisici e le loro interazioni su diverse scale di tempo e dimensioni. Inoltre, offre una progettazione autonoma multiphysics, con una capacità AI che ricerca il design ottimale tra milioni di possibili scelte, sfruttando la flessibilità della fabbricazione additiva per realizzare il componente.
“Questi codici sono essenziali per comprendere il rapporto tra i processi di produzione e le prestazioni dei componenti,” ha dichiarato Nathaniel Morgan, scienziato presso il Los Alamos National Laboratory e sviluppatore principale di Fierro. “Modificare i processi per ottenere una microstruttura superiore porta a un prodotto più forte. È critico comprendere meglio l’impatto della microstruttura sulle prestazioni dei componenti e questo apre la via all’adozione di metodologie di produzione moderne.”
In alcuni casi, le prestazioni della microstruttura in un componente possono essere questione di vita o di morte. Ad esempio, nel 1996, il mozzo del ventilatore di un motore di un aereo MD-88 fallì, causando la morte di una madre e suo figlio di 12 anni. La causa del guasto fu una crepa che iniziò in un’area dove la microstruttura era stata alterata a causa di un foro di trapano. La mancanza di comprensione di come la microstruttura sarebbe stata impattata da questo processo di foratura portò a un fallimento catastrofico.
Sebbene esistano altri codici che affrontano la stessa sfida, il codice Fierro contiene solutori multiphysics unici combinati con modelli multiscale avanzati. Questi simulano la performance delle parti in funzione della microstruttura del materiale o della topologia intricata di una struttura a graticcio stampata in 3D. Fierro sfrutta la potenza dei supercomputer moderni, inclusi quelli basati su GPU, superando numerosi ostacoli per consentire simulazioni ad alta fedeltà di routine. Questo può beneficiare molteplici industrie, inclusi i settori aeronautico e automobilistico, riducendo il peso dei veicoli per migliorare il rapporto potenza-peso, riducendo così il consumo energetico.
Per applicazioni manifatturiere come la laminazione, la stampaggio e l’estrusione, che presentano livelli estremi di taglio e deformazione, il codice Fierro utilizza solutori fisici efficienti combinati con modelli di materiali multiscale, consentendo un vasto assortimento di materiali. Questo riduce sia il consumo energetico che gli sprechi, mentre produce parti di performance superiore e aumenta la produttività manifatturiera.
