Od požadavku ke skutečnému materiálu: jak Norck přináší objevování materiálů s podporou AI do inženýrské praxe

Každý vývojový tým dříve či později narazí na limit daný samotným materiálem. Baterie dokáže uložit jen tolik energie, kolik jí dovolí její katoda. Součást turbíny může pracovat jen při takové teplotě, jakou vydrží její povlak. Výkon magnetu závisí na prvcích vzácných zemin, které obsahuje, a na jejich dostupnosti.

Prolomit tyto limity tradičně znamenalo roky pokusů a omylů: testovat známé materiály jeden po druhém a doufat, že některý z nich vyhoví. Takový proces je pomalý, nákladný a omezený tím, co je už běžně k dispozici.

AI mění výchozí bod. Místo otázky „Který stávající materiál se nejvíce blíží?“ si nyní můžeme položit otázku „Jaký materiál by poskytl přesně to, co tento produkt potřebuje?“ – a takový materiál hledat.

Jádrem naší nové služby je MS Lattice, proprietární systém pro objevování materiálů s podporou AI, který vyvinula společnost MatterSpace. Norck získal licenci na MS Lattice a začlenil jej do svých inženýrských a výrobních služeb.

MS Lattice pracuje na principu inverzního návrhu. Místo aby vycházel ze známého materiálu a zjišťoval, co dokáže, začíná u vlastností, které váš produkt potřebuje, a zpětně hledá materiálové struktury, které by je mohly poskytnout. Toto vyhledávání umožňují tři schopnosti:

• Adaptivní vyhledávání: každé kolo výsledků určuje, kam se zaměří další kolo, takže se vyhledávání řídí tím, co ukazují data, a ne pevně daným plánem.
• Hodnocení založené na fyzikálních modelech: každý kandidátní materiál se posuzuje podle vlastností, na kterých ve vaší aplikaci záleží.
• Strukturovaná validace: nejlepší kandidátní materiály se ověřují v dokumentovaných fázích, než postoupí dál.

Systém navíc udržuje rozmanitou sadu silných kandidátů namísto téměř identických variant jedné rodiny materiálů a drží se v mezích chemie a limitů každé oblasti. Výsledkem je užší výběr sestavený na míru vašemu produktu, s podklady ke každému kandidátovi.

Ne každý projekt potřebuje zcela nový materiál. Proto služba nabízí dvě cesty:

Optimalizace stávajícího materiálu. Vyjdeme z materiálu, který již používáte, a pracujeme na zlepšení jeho vlastností i souladu s vašimi technickými požadavky. U mnoha produktů je to nejpřímější cesta k lepším výsledkům.

Objevování průlomových materiálů. Když dnešní materiály prostě nestačí, hledáme za jejich hranicemi nové materiály s novými vlastnostmi a potenciálem. Cílem jsou řešení, která mohou posunout vaše odvětví za jeho současné technické limity.

Každý materiálový projekt ve společnosti Norck začíná tím, že oddělíme dvě věci:

• Požadavky jsou technická omezení, která musí váš materiál splnit: meze, které kandidátní materiál nesmí překročit. Vyhledávání je nastaveno tak, aby našlo kandidátní materiály, které je splňují.
• Preference jsou vlastnosti, které byste chtěli posunout co nejdál, například nižší hmotnost, vyšší účinnost nebo lepší stabilita. Optimalizují se nad rámec vašich požadavků, nikdy na jejich úkor.

Díky tomuto rozlišení se vyhledávání soustředí na to, co váš produkt skutečně potřebuje, a zároveň usiluje o co nejlepší výkon.

Tato služba se liší tím, že se nezastaví u slibného výsledku na obrazovce. Model materiálu je výchozím bodem, nikoli výsledkem. Náš proces propojuje výpočetní objevování s fyzickým světem:

1. Zadání. Sdělíte nám potřebné vlastnosti, své požadavky a preference.
2. Objevování a optimalizace. Pomocí MS Lattice výpočetně vyhledáváme, navrhujeme a optimalizujeme kandidátní materiály.
3. Výběr. Nejlepší kandidátní materiály se vybírají podle vašich požadavků a cílových vlastností.
4. Syntéza a validace. Kandidátní materiály se syntetizují a testují z hlediska vyrobitelnosti, stability a očekávaných vlastností.
5. Vyhodnocení a iterace. Výsledky z reálného světa se promítají zpět do návrhu. Pokud kandidát nesplní očekávání, upravíme ho a zkusíme to znovu.
6. Výroba materiálu. Úspěšné materiály přecházejí do výroby u kvalifikovaných výrobních partnerů, ať už jde o kovovou slitinu, materiál pro baterie, magnet, nebo jiný pokročilý materiál.
7. Výroba dílu. Pokud potřebujete, zpracujeme nový materiál na váš finální díl nebo produkt.
8. Dodání. Obdržíte ověřené materiálové řešení, vyrobený materiál nebo hotové díly – podle zvoleného rozsahu.

Objevování materiálů je ze své podstaty iterativní a naši službu jsme postavili právě s ohledem na tuto skutečnost. Kandidátní materiály se testují, výsledky vyhodnocují a návrhy zdokonalují, dokud materiál není připraven pro použití v praxi.

MS Lattice pracuje v jedenácti materiálových oblastech, z nichž každá má vlastní skupiny materiálů, cíle a výchozí body. Společně pokrývají mnoho materiálů, na nichž stojí dnešní nejnáročnější technologie.

Několik příkladů možností, které se tím otevírají:

• Ukládání energie: týmy vyvíjející baterie mohou zkoumat katody a pevné elektrolyty pro lithium-iontové, sodíko-iontové a pevnolátkové baterie nové generace.
• Extrémní prostředí: inženýři v letectví, kosmonautice a energetice mohou hledat tepelné bariérové povlaky a ultravysokoteplotní keramiku, které chrání díly v intenzivním žáru.
• Odolnost dodavatelského řetězce: vývojáři magnetů mohou zkoumat řešení s nižší závislostí na prvcích vzácných zemin.
• Pevnost při nízké hmotnosti: týmy v automobilovém, leteckém a kosmickém průmyslu mohou zkoumat lehké a refrakterní vysokoentropické slitiny.

Samotný návrh polymerů je zatím mimo rozsah naší práce; u keramicko-polymerních kompozitů se vyhledávání zaměřuje na keramické plnivo. Pokud váš požadavek nespadá do žádné oblasti, řekneme vám to hned na začátku, ještě než projekt začne.

Nejde jen o novou službu. Mění se tím okamžik, kdy Norck vstupuje do vašeho procesu vývoje produktu, i to, co můžete očekávat od jediného partnera:

• Začínáme dříve. Místo abychom se zapojili až po dokončení návrhu, může vám Norck nyní pomáhat už od úplně první otázky: z čeho by měl být tento díl vyroben?
• Jeden partner od materiálu až po díl. Objevování materiálů, validace, výroba materiálu a výroba dílů jsou obvykle samostatné služby, které si předávají různé týmy. U společnosti Norck jsou řízeny jako jeden propojený proces.
• Výsledky, ne soubory. Nedostanete jen seznam kandidátů na obrazovce. Obdržíte materiály, které byly otestovány, ověřeny a přizpůsobeny vašim potřebám.
• Vyhledávání na míru vašemu produktu. Požadavky a preference se definují pro vaši konkrétní aplikaci, takže vyhledávání cílí na to, co váš produkt skutečně potřebuje.
• Širší prostor pro zkoumání. Vyhledávání s podporou AI umožňuje týmům podívat se za hranice známého užšího výběru materiálů a zvážit možnosti, ke kterým by samotnou metodou pokusů a omylů nemusely dospět.
• Důvěrnost od prvního dne. Projekty mohou od prvního rozhovoru probíhat na základě dohody o mlčenlivosti (NDA).

Vyvinout novou ocelovou slitinu je jedna věc. Obrobit z ní váš díl je věc druhá. Ne každý projekt potřebuje obojí, a proto si zvolíte rozsah, který odpovídá vašemu programu:

Norck řídí proces ve všech krocích, které si zvolíte. U vysoce specializovaných materiálů a dílů koordinujeme výrobu s odbornými výrobci, kteří mají přesně ty správné kapacity. A když přijde čas zpracovat materiál na díly, uplatní se naše zkušenosti s CNC obráběním, zpracováním plechu a 3D tiskem.

Služba je určena pro organizace v Evropě a ve Spojených státech, které realizují rozsáhlé programy výzkumu a vývoje a posouvají hranice toho, co materiály dokážou, v těchto odvětvích: letectví a kosmonautika, kosmické technologie, obranný průmysl, automobilový průmysl, energetika, bateriové technologie, pokročilá výroba a high-tech inženýrství a VaV.

Pro mnoho z těchto týmů je prvním projektem cílená studie v oblasti výzkumu a vývoje nebo vývoje materiálů. Pokud je úspěšná, může přerůst ve větší, dlouhodobý průmyslový program.

Norck již léta pomáhá firmám proměňovat návrhy v přesné díly. Díky objevování materiálů s podporou AI nyní můžeme pomáhat utvářet i to, z čeho jsou tyto díly vyrobeny, a převést výsledek až do fyzického světa.

Je to krok od výroby směrem k pokročilému inženýrství, výzkumu a vývoji a těšíme se, že ho uděláme společně s našimi zákazníky.

Řešíte materiálovou výzvu? Řekněte nám, co váš produkt potřebuje. Náš tým posoudí vaše požadavky a navrhne vhodný rozsah.

Zahájit materiálový projekt →