AI+材料合成: 宇宙グレードの3Dプリントアルミニウム合金の発見

出典: マシンパワー

Citrine インテリジェントマテリアルプラットフォームは、データ駆動型の材料および化学物質の開発のための最先端の AI ツールとインテリジェントデータ管理インフラストラクチャに基づいて構築されています。このプラットフォームは、機械学習モデルとユーザー企業の業界知識に基づいて、さまざまな配合における材料の性能を予測し、材料の研究開発を加速するのに役立ちます。

材料合成業界: 3D プリント金属材料には、性能の限界を打破するために人工知能が緊急に必要<br /> 一般的に 3D プリンティングとして知られる付加製造 (AM) では、最終仕様に非常に近い部品を製造できるため、材料の無駄や溶接などの後続処理を削減できます。しかし、印刷材料の制限により、現時点では 3D プリンティングを産業分野で広く使用することはできません。ボーイングとゼネラルモーターズが共同所有するHRL研究所を例に挙げてみましょう。航空宇宙産業と自動車産業では、軽量で極度の温度でも強度の高い合金が求められていますが、3Dプリントされたアルミニウム合金の強度ではその要件を満たすのに十分ではありません。 3D プリントされた金属は凝固プロセス中に高温割れが発生し、金属の強度に影響を与えるため、HRL ラボラトリーズは、微細構造を核形成して高温割れの発生を減らすことができるナノ粒子を見つけたいと考えています。

インテリジェント材料研究開発アプリケーションの事例分析：シトリンを例に挙げて、HRLが航空宇宙グレードの3Dプリントアルミニウム合金を見つけるのを支援します
Citrine インテリジェントマテリアルプラットフォームは、データ駆動型の材料および化学物質の開発のための最先端の AI ツールとインテリジェントデータ管理インフラストラクチャに基づいて構築されています。このプラットフォームは、機械学習モデルとユーザー企業の業界知識に基づいて、さまざまな配合における材料の性能を予測し、材料の研究開発を加速することができます。

1. コア機能
Citrine インテリジェントマテリアルプラットフォームは、粉末とナノ粒子の 1,150 万通りの組み合わせを迅速に検索できます。このプラットフォームは、対象材料の特性に基づいてバッチごとに組み合わせを検索し、関連するデータセットとデータストリームを識別することで、材料を考慮したデータ構造を作成します。その後、データに基づいてモデルを生成、改良、検証します。さらに、プラットフォームはあらゆるリンクで人間と機械の複合操作モードをサポートしており、その主な機能は次のとおりです。

データ管理 - プラットフォームは、材料および化学物質の開発プロセスからデータを抽出、構造化、保存できるため、実験の重複を回避し、関連するデータセットを迅速に取得できます。
ドメイン知識統合 (DKI) – プラットフォームは、ユーザーのドメイン知識データを最大限に活用して、機械学習モデルのパフォーマンスを最適化します。データのインポート（Ingestion）、データのキュレーション（Curation）、データの特性評価（Featurization）、設計空間の生成、AI モデルの生成、ターゲット材料の設定という 6 つのステップを通じて、さまざまな配合での材料のパフォーマンスが予測され、実験の提案が行われます。

デュアルインターフェース操作 - プラットフォームには 2 つの異なるインターフェースがあります。1 つは、データと機械学習モデルへの直感的なアクセスを提供するグラフィカル Web インターフェースです。 2 つ目は、データエンジニアとデータサイエンティストのワークフローの自動化をサポートする柔軟な Python クライアントです。

2. 適用効果<br /> HRL Laboratories と Citrine の共同プロジェクトでは、プラットフォームにより、HRL チームが合成テストする必要のある特性を最適化する粉末とナノ粒子の候補の組み合わせが 100 個特定されました。結果として得られた材料 AL7A77 は、アルミニウム協会に登録された既製の AM マシンで使用するための最初の高強度アルミニウム合金粉末原料です。同時に、材料研究開発では次のような多くの成果を達成しました。

1. 時間の節約: マテリアルインフォマティクス手法により、実験室での作業が数年から数日に短縮されます。

2. 性能の向上: 新しい合金粉末は、既存の 3D プリント装置で使用しても強度を維持します。

3. 初の登録：この研究開発成果は、アルミニウム協会に登録された最初の添加剤合金となりました。

4. 市場への最初の参入: Citrine が研究レポートを発表してから 2 年後、NASA が最初の商業顧客になりました。

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