שימוש בבינה מלאכותית לקידום עיצוב מתקדם של חומרים לתעשיית החלל

This post is also available in: English (אנגלית)

שיתוף פעולה בין חוקרים מ-MIT, אוניברסיטת קרנגי מלון ואוניברסיטת להיי מתוכנן לשנות את תעשיית התעופה והחלל עם יוזמת עיצוב חדשה הממומנת על ידי הסוכנות לפרויקטי מחקר מתקדמים (DARPA). פרויקט זה, חלק מתוכנית Multiobjective Engineering and Testing of Alloy Structures (METALS) של DARPA, נועד לפתח כלי עיצוב מתקדמים הממנפים בינה מלאכותית (AI) כדי לייעל הן את הצורה והן את הבחירות החומריות של רכיבים מורכבים עבור תעשיית התעופה וחלל.

שיטות עיצוב מסורתיות מסתמכות לעתים קרובות על חומר יחיד עבור רכיבים שלמים, מה שעלול להוביל לחולשות באזורים הדורשים תכונות שונות. לדוגמה, בבליסקים המשמשים במנועי סילון, שינוי תכוף בטמפרטורה ובלחץ מחייבים שילוב של חוזק רב עם עמידות להתבלות. זאקרי קורדרו, חוקר ראשי ופרופסור חבר ב-MIT, מסביר כי תהליכי תכנון קיימים מאלצים מהנדסים למצוא "חומר קסום אחד", ומה שגורם לפשרות לא יעילות.

כדי להתמודד עם מגבלות אלה, צוות המחקר מתמקד ב"compositionally graded alloys", המאפשרות שינוי הדרגתי בהרכב החומר על פני המבנה. גישה חדשנית זו מאפשרת להתאים מאפיינים ספציפיים למיקומים שונים, ולשפר את הביצועים ואת האמינות. החוקרים שואפים לרתום את התקדמות זו בייצור תוספים כדי להשיג שליטה מבוססת ווקסל על תכונות חומר, ובכך לסלול את הדרך עבור רכיבים אווירונאוטיים קלים ועמידים.

ההשלכות של מחקר זה חורגות מעבר לתחום התעופה והחלל, ועשויות להניע חדשנות בתעשיות שונות המתמודדות עם אתגרים חומריים דומים. על ידי שילוב של למידת מכונה, אופטימיזציה לטופולוגיה ומודלים גנרטיביים, הפרויקט מתמקד בפיתוח כלי עיצוב מונחה AI שיכולים בו זמנית לייעל הן את הצורה והן את הרכב החומר.

קורדרו מציין כי גישה זו יכולה להוביל להתקדמות משמעותית במערכות ההנעה, שיהפוך את המנועים לקלים ויעילים יותר תוך שיפור העמידות. שיתוף הפעולה בין מומחים מתחומים שונים מסמל צעד מבטיח לקראת מהפכה במדע ההנדסה והחומרים, עם פוטנציאל לפתוח יכולות תפעוליות חדשות בסביבות שלא היו נגישות בעבר.

ככל שפרויקט הזה מתקדם, מתגברת ההבטחה לא רק לשפר טכנולוגיות חלל אלא גם לעורר גל של חדשנות על פני דיסציפלינות הנדסיות מגוונות.