Os tempos de medição na análise de materiais podem ser reduzidos - sem perda de precisão
Isto poupa energia e abre um novo potencial para aplicações industriais
Como é que a estrutura interna de um material pode ser analisada de forma eficiente e o tempo de medição pode ser reduzido para metade? Os investigadores da Universidade de Kassel encontraram uma forma de reduzir o tempo de medição dos processos de medição de análise de materiais ao mínimo necessário - mantendo a elevada qualidade dos resultados. Na difração de raios X por dispersão de energia (ED-XRD), um método para investigar estruturas de materiais cristalinos, conseguiram reduzir o tempo de medição até 62%. Isto poupa energia e abre um novo potencial para aplicações industriais.
Com o número crescente de ligas novas, fiáveis e amigas do ambiente, a necessidade de análises precisas também está a aumentar. Como resultado, as estações de medição existentes estão a atingir cada vez mais os seus limites de capacidade. As potenciais poupanças identificadas num estudo recentemente publicado tornam possível aumentar de forma sustentável a produção de amostras - sem recursos adicionais. "Este é um claro valor acrescentado, especialmente no desenvolvimento de materiais industriais", explica o Dr. Alexander Liehr do Instituto de Engenharia de Materiais (IfW), que conduziu o projeto de investigação no Departamento de Materiais Metálicos sob a direção do Prof. Niendorf. "Análises mais rápidas encurtam os ciclos de inovação. Esta é uma vantagem decisiva para sectores como as indústrias automóvel e aeronáutica, onde os materiais leves de alto desempenho continuam a ganhar importância."
O método desenvolvido não se limita à difração de raios X, mas pode também ser transferido para outros métodos de análise de materiais com estruturas de dados correspondentes, por exemplo, no controlo de qualidade, no desenvolvimento de ligas ou na monitorização de processos. "Também pode ser aplicado a instalações de investigação de grande escala, o que é particularmente vantajoso para a utilização eficiente de instalações de investigação de grande escala limitadas", diz Liehr.
O objetivo do projeto era reduzir o tempo de medição utilizando estratégias de seleção inteligente para intervalos de energia e, ao mesmo tempo, obter informações fiáveis sobre a microestrutura do material. Para reduzir significativamente o tempo de medição, a equipa de investigação interdisciplinar testou vários métodos para registar e avaliar apenas as áreas de dados realmente decisivas. A combinação de conhecimentos especializados da engenharia de materiais e das ciências da computação, nomeadamente do departamento de Intelligent Embedded Systems (IES, dirigido pelo Prof. Bernhard Sick), que lida com aplicações técnicas de inteligência artificial, foi crucial para o sucesso do projeto.
As estratégias desenvolvidas utilizam o conhecimento prévio dos materiais em investigação para controlar a seleção - e apresentaram resultados convincentes: O tempo de medição pode ser reduzido até62% sem sacrificar a precisão alcançada. Tendo em conta as crescentes exigências de eficiência e qualidade dos dados na análise de materiais, estas estratégias oferecem uma base prometedora: "Permitem a análise automatizada e económica de grandes séries de materiais - um passo importante para o ensaio inteligente de materiais", explica Liehr.
O estudo foi publicado na revista Scientific Reports (Nature Publishing Group). Com base nestes resultados, a colaboração bem sucedida deverá continuar, a experimentação inteligente deverá ser desenvolvida metodicamente e transferida para outros domínios de aplicação.
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