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Un outil logiciel innovant ouvre la voie à une nouvelle génération d’alliages

Une équipe de chercheurs de l’UE est en train de concevoir un outil logiciel pour explorer, identifier et concevoir de nouveaux alliages métalliques nanocristallins thermodynamiquement stables et aux propriétés améliorées.

Technologies industrielles

Mesurant à peine quelques dizaines de nanomètres de diamètre, les métaux composés de matériaux nanocristallins sont souvent beaucoup plus résistants que les matériaux conventionnels à gros grains. Cependant, malgré cet avantage, les scientifiques n’ont pas été en mesure de prédire les performances des matériaux nanocristallins – un élément qui limite considérablement leur commercialisation. Aujourd’hui, grâce à un outil logiciel innovant appelé ICARUS-SW, la situation est sur le point de changer. «ICARUS-SW est un outil logiciel conçu pour prendre en considération les limites de grain des matériaux», déclare Stefanie Prenner, chercheuse à Brimatech Services GmbH et coordinatrice du projet ICARUS-SW. «Le résultat est une nouvelle solution qui pourrait ouvrir la voie à la description et à l’analyse des alliages nanocristallins thermodynamiquement stables.» L’outil ICARUS-SW est l’un des résultats du projet ICARUS financé par l’UE, qui a été finalisé en août 2019. Au cours du projet ICARUS-SW, qui a duré un an, les chercheurs ont réalisé une étude de marché approfondie de l’outil. Ils ont notamment effectué une analyse de la concurrence, identifié les utilisateurs potentiels et étudié la faisabilité technique et économique de l’outil.

Différenciateurs clés

Il existe de nombreux logiciels commerciaux CALPHAD disponibles sur le marché pour simuler et modéliser la stabilité thermique des alliages. Ce qui rend ICARUS-SW unique est sa capacité à effectuer des calculs nanospécifiques qui non seulement prennent en compte les limites des grains, mais offrent également la possibilité de décrire la nanostructure d’un matériau. «Ces différenciateurs peuvent donner naissance à de nouvelles familles de matériaux aux propriétés et performances sans précédent dans de vastes domaines d’application», explique Stefanie Prenner. «Avec ICARUS-SW, de nouveaux matériaux structurels, des métaux supportant les radiations, des nanostructures conçues pour la catalyse et la production d’énergie, des alliages légers et des revêtements résistants à la corrosion pourraient tous devenir disponibles, ce qui permettrait de relever bon nombre des défis auxquels la science et la technologie sont confrontées.» Dans le cadre du précédent projet FET ICARUS, différents alliages nanocristallins (principalement à base de tungstène) ont été produits pour valider le code logiciel.

Un outil prédictif d’exploration

L’un des principaux défis pour l’équipe du projet était de définir la stratégie la plus efficace pour faire passer l’outil ICARUS-SW de la théorie scientifique à un produit commercial capable de rivaliser sur le marché des logiciels de calcul thermodynamique. Dans ce contexte, l’équipe a identifié et interrogé les utilisateurs et les parties prenantes concernées pour en savoir plus sur leurs besoins et exigences réels et sur les points forts et les limites des solutions existantes. Elle a également interrogé des fabricants d’outils logiciels similaires afin d’évaluer les exigences du côté du fournisseur du logiciel et d’explorer les possibilités de collaboration. «À partir de ces travaux, nous avons identifié une opportunité de positionner ICARUS-SW comme un outil prédictif pour explorer, identifier et concevoir de nouveaux alliages métalliques nanocristallins thermodynamiquement stables et aux propriétés améliorées», confie Stefanie Prenner.

Une nouvelle génération d’alliages

Le projet a exploré le potentiel de la contribution de l’outil ICARUS-SW au développement de nouvelles familles de matériaux qui offrent non seulement des propriétés et des performances sans précédent, mais aussi toute une série d’autres avantages. Parmi ceux-ci figurent la réduction du temps et des coûts de développement des produits, la diminution de la dépendance à l’égard des matières premières critiques importées et l’augmentation de la compétitivité européenne dans le domaine des matériaux d’ingénierie. «Nous espérons que le projet a jeté les bases du développement d’un produit final qui permettra la conception d’une toute nouvelle génération d’alliages», ajoute Stefanie Prenner.

Mots‑clés

ICARUS-SW, alliages, ICARUS, logiciels, alliages métalliques nanocristallins, matériaux nanocristallins, CALPHAD

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