Projektowanie Ulepszonych Szkieł Metalicznych — METGLAS

Numer projektu: FENG.02.02-IP.05-0177/23
Beneficjent: Narodowe Centrum Badań Jądrowych
Główny wykonawca: dr Silvia Bonfanti
Okres realizacji: 1 stycznia 2025 r. – 31 grudnia 2028 r.
Całkowita wartość projektu: 4 000 000,00 PLN
Dofinansowanie z Funduszy Europejskich: 4 000 000,00 PLN

Projekt „Projektowanie Ulepszonych Szkieł Metalicznych” (FENG.02.02-IP.05-0177/23) jest realizowany w ramach działania 2.2 First Team Fundacji na rzecz Nauki Polskiej współfinansowanego przez Unię Europejską ze środków 2. Priorytetu Programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki 2021–2027 (FENG).

Cel projektu

Celem projektu jest opracowanie nowych metod projektowania i optymalizacji składów szkieł metalicznych oraz ich eksperymentalna weryfikacja. Projekt łączy modelowanie atomistyczne, informatykę materiałową, uczenie maszynowe, optymalizację bayesowską oraz badania eksperymentalne, aby przyspieszyć identyfikację materiałów o wysokiej stabilności termicznej i korzystnych właściwościach mechanicznych.

Zadania i działania

W ramach projektu realizowane są:

• rozwój modeli atomistycznych i potencjałów międzyatomowych opartych na uczeniu maszynowym;
• obliczeniowe przeszukiwanie i optymalizacja składów szkieł metalicznych;
• wytwarzanie cienkich warstw metodą rozpylania magnetronowego oraz ich charakteryzacja, w tym badania mechaniczne;
• eksperymentalna weryfikacja zależności pomiędzy składem chemicznym, strukturą i właściwościami materiałów;
• rozwój i optymalizacja procesu wytwarzania szkieł metalicznych metodą laserowego stapiania złoża proszkowego (LPBF);
• charakteryzacja strukturalna, termiczna i mechaniczna wytworzonych materiałów;
• rozwój wyników o potencjale publikacyjnym, patentowym i aplikacyjnym;
• współpraca z krajowym partnerem gospodarczym AMAZEMET oraz zagranicznym partnerem naukowym z Johns Hopkins University.

Współpraca naukowa i przemysłowa

Projekt jest realizowany we współpracy z międzynarodowym partnerem naukowym, Johns Hopkins University (USA), reprezentowanym przez prof. Michaela Falka, oraz krajowym partnerem przemysłowym AMAZEMET, posiadającym doświadczenie w zakresie technologii wytwarzania przyrostowego i produkcji specjalistycznych proszków metalicznych.

Wytwarzanie przyrostowe i metoda LPBF

Kluczowym elementem strategii projektu jest rozwój w NCBJ kompetencji i metod badawczych w zakresie wytwarzania przyrostowego (additive manufacturing, AM). W ramach projektu rozwijane i eksperymentalnie weryfikowane są metody wytwarzania szkieł metalicznych techniką laserowego stapiania złoża proszkowego (LPBF), z wykorzystaniem infrastruktury badawczej dostępnej w NCBJ. Prace obejmują dobór i optymalizację parametrów procesu, wytwarzanie próbek testowych oraz określanie zależności pomiędzy warunkami procesu, historią cieplną, strukturą i właściwościami materiałów.

Grupy docelowe

Projekt jest skierowany do środowiska naukowego oraz przedsiębiorstw działających w obszarach zaawansowanych materiałów, szkieł metalicznych, modelowania materiałowego, uczenia maszynowego i wytwarzania przyrostowego. Z rezultatów projektu mogą skorzystać również sektory wykorzystujące lekkie, wytrzymałe i trwałe materiały, w tym przemysł lotniczy, motoryzacyjny, elektroniczny i medyczny.

Planowane efekty i rezultaty

Planowane rezultaty projektu obejmują:

• opracowanie nowych metod obliczeniowego projektowania szkieł metalicznych;
• wytypowanie obiecujących składów materiałowych o ulepszonych właściwościach;
• eksperymentalną weryfikację wybranych składów oraz relacji struktura–właściwości;
• opracowanie procedur wytwarzania i charakteryzacji materiałów;
• rozwój wiedzy i know-how dotyczącego procesu LPBF;
• postęp w zastosowaniu wytwarzania przyrostowego do materiałów o złożonym składzie chemicznym;
• publikacje naukowe, zgłoszenia patentowe oraz rozwój interdyscyplinarnego zespołu badawczego.