تمكّن باحثون من تطوير سبيكة فولاذية جديدة مخصصة للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنيات التعلم الآلي، حيث تتميز هذه المادة بخصائص ميكانيكية متقدمة، من بينها قوة أعلى بنسبة 30% ومرونة مضاعفة مقارنة بالفولاذ التقليدي، إضافة إلى مقاومتها العالية للصدأ.

تحديات الطباعة المعدنية

رغم أن الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن توفر مرونة كبيرة وتقلل من زمن الإنتاج، فإن معظم السبائك المعدنية الحالية لم تُصمم أساسا لهذا النوع من التصنيع، بل للتشكيل التقليدي مثل الصب أو الطرق.

وهذا يؤدي إلى مشكلات تتعلق بضعف البنية وظهور عيوب، خاصة أثناء عمليات التسخين والتبريد السريعة التي تحدث داخل الطابعات المعتمدة على الليزر.

دور الذكاء الاصطناعي في تطوير السبيكة

عمل فريق من الباحثين من جامعة بوردو في الولايات المتحدة وجامعة جنوب الصين للتكنولوجيا على معالجة هذه المشكلة باستخدام خوارزميات التعلم الآلي.

وقام النموذج بتحليل 81 خاصية فيزيائية وكيميائية للعناصر، بما في ذلك السلوك الإلكتروني وأنصاف الأقطار الذرية، بالإضافة إلى دراسة سلوك المادة أثناء عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد نفسها.

نتائج دقيقة تؤكد فعالية النموذج

توقع نموذج الذكاء الاصطناعي أن تصل قوة السبيكة إلى نحو 1713 ميغاباسكال، مع قدرة على التمدد تتجاوز 15% قبل الكسر. وقد أكدت الاختبارات العملية هذه النتائج بدقة.

كما أظهرت السبيكة الجديدة تحسنا ملحوظا مقارنة بالمعادن المطبوعة تقليديا، حيث زادت قوتها بنسبة 30% وتضاعفت مرونتها.

سر الأداء العالي

يرجع الأداء المتميز للسبيكة إلى عملية معالجة حرارية قصيرة تستغرق ست ساعات، تؤدي إلى تكوين جسيمات نانوية من النحاس وسبائك النيكل-الألومنيوم داخل البنية المعدنية.

وتعمل هذه الجسيمات على إيقاف انتشار العيوب البنيوية، مما يعزز من متانة المادة.

مقاومة عالية للتآكل وتطبيقات واسعة

تتميز السبيكة الجديدة أيضا بمقاومة عالية للتآكل، حيث يبلغ معدل تآكلها نحو 0.105 ملم سنويا، وهو أفضل من بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ التجارية.

وتفتح هذه الخصائص المجال لاستخدامها في صناعات متعددة مثل الطيران والقطاع البحري، حيث تتعرض المواد باستمرار للرطوبة والظروف القاسية.

مستقبل التصنيع المعدني

يرى الباحثون أن هذا النهج يمثل طريقة فعالة من حيث التكلفة لتطوير مواد مخصصة للتصنيع الإضافي. ورغم الحاجة إلى تعديل النماذج لكل نوع جديد من المواد، فإن هذه التقنية قد تمثل تحولا كبيرا في إنتاج معادن قوية ومقاومة للصدأ بسرعة وكفاءة عالية.