Программное обеспечение Integrated Computational Materials Design моделирует сложные испытания материалов.

Первое столетие полетов людей – как над облаками, так и в космическом пространстве – поддерживалось в значительной степени аналоговым подходом к инженерии материалов. Прогресс на протяжении многих лет был устойчивым, поскольку технологии развивались, постоянно расширяя наше понимание того, что возможно.

Сегодня цифровая трансформация материалов радикально изменила отрасль, и эта эволюция продолжается и сегодня. Эксперименты методом проб и ошибок уходят в прошлое, поскольку новые ошибки можно выявить задолго до того, как состоится какой-либо испытательный полет.

Одним из инструментов, ведущих революцию, являетсяICMD® от QuesTek Программное обеспечение (Интегрированное вычислительное проектирование материалов). Его влияние на аэрокосмические материалы, производство и дизайн уже очевидно. Сроки создания, тестирования и сертификации новых материалов можно сократить вдвое, исключив из уравнения годы экспериментов и миллионы долларов.

Но ICMD также помогает продвигать технологии дальше, решая существующие проблемы, которые в настоящее время ограничивают возможности людей и куда мы можем идти. ICMD использует моделирование на основе вычислительной физики и мощные наборы инструментов для проектирования материалов, ускоренной квалификации и сертификации, информатики и аналитики, а также моделирования. Этот подход моделирует сложные системы тестирования материалов на различные характеристики производительности.

Независимо от того, создаете ли вы новые материалы или улучшаете свойства существующих, существует четыре основных направления возможностей QuesTek ICMD.

Дизайн сплава Дизайн сплавов приносит в промышленность совершенно новые материалы. Чтобы добиться большей производительности, производителям аэрокосмической продукции необходим доступ к материалам со свойствами, которых раньше не существовало. Используя ICMD, они могут проектировать, разрабатывать, квалифицировать и использовать новые материалы в важнейших компонентах полета.

Все начинается со списка целевых свойств материала, которых хотят достичь. Например, существующие материалы для компонентов топливных насосов и корпусов космических ракет-носителей, подвергающихся воздействию кислорода под высоким давлением, могут иметь хорошую устойчивость к горению. Но эта стойкость к горению снижается при добавлении легирующих добавок, необходимых для прочности, коррозионной стойкости и стойкости к окислению.

Коммерчески доступные сплавы менее прочны и не обладают значительной стойкостью к горению. ICMD может определить потенциальные металлургические концепции, которые могут привести к достижению цели.

Посредством интегрированной вычислительной инженерии материалов (ICME), которая представляет собой объединение обработки, микроструктуры, свойств и характеристик материала путем объединения информации из двух или более проверенных моделей или кодов моделирования, рассчитываются, моделируются, тестируются и демонстрируются перспективные составы. двигаться в правильном направлении необходимого улучшения.

Моделирование также применяется для масштабирования материала до масштабов производства, после чего производитель аэрокосмической продукции берет на себя управление, и после нескольких лет испытаний и квалификации продукт отправляется в полет.

QuesTek — главный исследователь проектаПрограмма АРПА-Э с сотрудниками Праттом и Уитни, НАСА и Университетом Миннесоты. Программа ориентирована на разработку материалов турбинных лопаток нового поколения для реактивных двигателей. Лопатки аэрокосмических турбин изготавливаются из никелевых суперсплавов уже много лет. Но в отрасли существует потребность в лезвии, которое могло бы нагреваться сильнее, чтобы сделать его более экономичным.

Целью является повышение рабочей температуры реактивного двигателя на 200°C. Процесс включает переход на материал на основе ниобия вместо никеля. QuesTek использует свое программное обеспечение ICMD для разработки серии ниобиевых сплавов, которые достигают индивидуальных свойств внутри компонента в центре и на краю лопатки турбины.

В другом примереBoeing и QuesTek сотрудничали в программе America Makes для 3D-печати двух совершенно разных материалов вместе для компонента с одним материалом на одной части и вторым материалом на другой части. QuesTek было поручено разработать точные градиенты композиции для успешной печати.