Una herramienta de inteligencia artificial para los materiales, lista para impulsar las industrias de alto consumo energético
Uno de los mayores retos de los sectores de alto consumo energético es encontrar materiales que resistan las condiciones extremas, como las altas temperaturas, los entornos corrosivos y las tensiones físicas. Los juegos de herramientas de inteligencia artificial (IA) pueden analizar grandes cantidades de datos para sugerir materiales con las propiedades más adecuadas. Al predecir las propiedades de los materiales, estos juegos de herramientas reducen la necesidad de realizar pruebas físicas, que son largas y costosas.
Impulsar el éxito comercial de los materiales innovadores
El equipo del proyecto ACHIEF, financiado con fondos europeos, ha creado una innovadora plataforma de IA que ayuda a seleccionar materiales de alto rendimiento y revestimientos protectores adaptados a las necesidades específicas de la industria. Los miembros del proyecto han desarrollado cuatro tipos de materiales novedosos. Entre ellos figuran los revestimientos cerámicos derivados de polímeros, con mayor resistencia a la corrosión y erosión a alta temperatura, y calidades avanzadas de acero cromado, con un 15 % más de resistencia a la fluencia y a la corrosión a alta temperatura. Además, se han logrado avances en el desarrollo de los materiales de alta temperatura y resistentes a la fluencia inspirados en modelos de superaleaciones de alta entropía. También se han desarrollado revestimientos de alto rendimiento utilizando nanocompuestos con aleación de alta entropía. «Pretendíamos llevar las tecnologías emergentes del nivel de preparación tecnológica (TRL) 3-4 al TRL5, demostrando su potencial en condiciones industriales reales», señala Raquel Alemán , miembro del equipo de ACHIEF. «Estas tecnologías se están probando en procesos de producción de aluminio, petroquímicos y de acero. Además de nuestra herramienta de diseño de materiales asistida por IA, los sensores avanzados de temperatura y corrosión han sido fundamentales en nuestros esfuerzos». Los resultados de los experimentos en el laboratorio han sido prometedores. El paso siguiente es esbozar el proceso industrial que debería permitir la producción y aplicación de estos materiales y recubrimientos a mayor escala y sobre superficies más grandes, teniendo en cuenta las limitaciones adicionales que conlleva la ampliación.
Metodologías pioneras para la evaluación y el diseño de materiales
«ACHIEF está a la vanguardia de una revolución en el diseño de materiales, aprovechando innovadoras técnicas experimentales y de modelización computacional. Avanza más allá del estado actual de la técnica al fusionar modelos computacionales sofisticados con métodos experimentales de vanguardia para abordar retos complejos de diseño de materiales», destaca Alemán. Los métodos innovadores de ACHIEF incluyen la fusión de arquitecturas de aprendizaje profundo para optimizar los diseños estructurales y la integración de los modelos basados en datos y en la física para evaluar rápidamente cómo afecta un proceso a la estructura, las propiedades y el rendimiento de los materiales. Además, el equipo está desarrollando nuevos materiales con propiedades superiores. «El método de ACHIEF para avanzar en los procesos de diseño de materiales, hacerlos más resistentes y añadir sistemas de control en tiempo real representa un salto significativo en la ciencia y la ingeniería de los materiales. Esto significa que podemos crear materiales innovadores para su uso en las industrias que consumen mucha energía», señala Alemán.
Beneficios prometedores
Las posibles ventajas de los desarrollos del equipo de ACHIEF son múltiples. Los nuevos materiales desarrollados se han diseñado con el objetivo de mejorar la eficacia energética y reducir los costes operativos en los sectores de alto consumo energético. También prometen mejorar el rendimiento de los materiales en condiciones extremas, lo que se traducirá en una reducción importante del impacto ambiental. Se espera que el proyecto repercuta profundamente en las normas y prácticas del sector: en concreto, se pretende mejorar la eficacia energética en un 20 %, reducir las emisiones de CO2 en un 20 % y prolongar la vida útil de los equipos en un 20 % o más. «ACHIEF está preparado para introducir cambios significativos en las industrias que poseen un alto consumo energético. Las colaboraciones con socios tan prestigiosos como Constellium, Tüpraş y ArcelorMittal son solo el principio. El futuro parece prometedor gracias a los importantes avances en los revestimientos, especialmente los que protegen de la corrosión a altas temperaturas. En el futuro, con ACHIEF se dejará una huella indeleble, al remodelar el funcionamiento de las industrias, mejorar la eficiencia, la sostenibilidad y la competitividad mundial», concluye Alemán.
Palabras clave
ACHIEF, revestimientos, industrias de alto consumo energético, industrias de procesos, diseño de materiales, inteligencia artificial, altas temperaturas, IA
