Dal requisito al materiale reale: come Norck porta nell'ingegneria la scoperta di materiali basata sull'IA

Ora Norck aiuta i clienti a scoprire, ottimizzare, validare e produrre materiali avanzati con MS Lattice. Ecco come funziona e cosa cambia per i team di ingegneria.

Per gran parte della storia della produzione industriale, gli ingegneri hanno progettato in funzione dei materiali a loro disposizione. Quando un componente doveva essere più leggero, più robusto o più resistente al calore, le opzioni si limitavano a ciò che esisteva già sul mercato. Se il materiale giusto non c'era, il progetto doveva scendere a compromessi.

Norck sta cambiando le cose. Con il nostro nuovo servizio di Scoperta, ottimizzazione e produzione di materiali basate sull'IA, aiutiamo i clienti a trovare il materiale di cui il loro prodotto ha davvero bisogno, a dimostrarne l'efficacia nel mondo reale e a costruire con esso. È uno dei passi più importanti nella storia di Norck: dal produrre i vostri componenti all'aiutarvi a sviluppare i materiali di cui sono fatti.

Perché i materiali sono la nuova frontiera dell'ingegneria

Prima o poi ogni team di ingegneria si scontra con un limite imposto dal materiale stesso. Una batteria può immagazzinare solo l'energia che il suo catodo consente. Un componente di turbina può lavorare solo alle temperature che il suo rivestimento è in grado di sopportare. Le prestazioni di un magnete dipendono dalle terre rare che contiene e dalla loro disponibilità.

Tradizionalmente, superare questi limiti significava anni di tentativi ed errori: testare i materiali noti uno per uno, sperando di trovarne uno adatto. È un processo lento, costoso e limitato a ciò che è già disponibile.

L'IA cambia il punto di partenza. Invece di chiederci “quale materiale esistente si avvicina di più?”, ora possiamo chiederci “quale materiale darebbe esattamente ciò di cui questo prodotto ha bisogno?” e andare a cercarlo.

Che cos'è MS Lattice?

Al centro del nostro nuovo servizio c'è MS Lattice, un motore proprietario di scoperta dei materiali basato sull'IA, sviluppato da MatterSpace. Norck ha acquisito la licenza di MS Lattice e lo ha integrato nei propri servizi di ingegneria e produzione.

Scoperta di materiali basata sull'IA: un reticolo cristallino trasformato in una girante metallica di precisione

MS Lattice si basa sulla progettazione inversa. Invece di partire da un materiale noto e chiedersi che cosa sia in grado di fare, parte dalle proprietà di cui il vostro prodotto ha bisogno e risale alle strutture dei materiali che potrebbero offrirle. Tre capacità rendono possibile questa ricerca:

Ricerca adattiva: i risultati di ogni ciclo determinano dove cercare nel ciclo successivo, così la ricerca segue le evidenze anziché un piano prestabilito.
Valutazione basata sulla fisica: ogni candidato viene valutato in base alle proprietà rilevanti per la vostra applicazione.
Validazione strutturata: i candidati migliori vengono verificati in fasi documentate prima di procedere oltre.

Il motore mantiene inoltre un insieme diversificato di candidati validi, anziché varianti quasi identiche di un'unica famiglia, e resta entro la chimica e i limiti di ciascun ambito. Il risultato è una rosa ristretta di candidati costruita attorno al vostro prodotto, con le evidenze a supporto di ognuno.

Due modi per superare i limiti dei materiali

Non tutti i progetti richiedono un materiale completamente nuovo. Per questo il servizio offre due percorsi:

Ottimizzazione di materiali esistenti. Partiamo dal materiale che già utilizzate e lavoriamo per migliorarne le prestazioni e l'aderenza ai vostri requisiti tecnici. Per molti prodotti è la strada più diretta verso risultati migliori.

Scoperta di materiali rivoluzionari. Quando i materiali di oggi semplicemente non bastano, cerchiamo oltre, per trovare nuovi materiali con nuove proprietà e nuove potenzialità. L'obiettivo sono soluzioni in grado di portare il vostro settore oltre i suoi attuali limiti tecnici.

Prima i requisiti, poi l'ottimizzazione delle preferenze

Da Norck ogni progetto sui materiali inizia distinguendo due aspetti:

I requisiti sono i vincoli tecnici che il vostro materiale deve rispettare: i limiti che un candidato non può superare. La ricerca è impostata per trovare candidati che li soddisfino.
Le preferenze sono le proprietà che vorreste migliorare il più possibile, come un peso inferiore, una maggiore efficienza o una migliore stabilità. Vengono ottimizzate in aggiunta ai requisiti, mai a loro scapito.

Questa distinzione mantiene la ricerca concentrata su ciò di cui il vostro prodotto ha davvero bisogno, puntando comunque alle migliori prestazioni possibili.

Come funziona il processo, passo dopo passo

Ciò che distingue questo servizio è che non si ferma a un risultato promettente sullo schermo. Un modello di materiale è un punto di partenza, non un risultato. Il nostro processo collega la scoperta computazionale al mondo fisico:

Dal requisito al materiale reale: come funziona il processo di scoperta di materiali basato sull'IA di Norck

Definizione. Ci indicate le proprietà di cui avete bisogno, i vostri requisiti e le vostre preferenze.
Scoperta e ottimizzazione. Con MS Lattice cerchiamo, progettiamo e ottimizziamo per via computazionale i materiali candidati.
Selezione. I candidati migliori vengono selezionati in base ai vostri requisiti e alle proprietà target.
Sintesi e validazione. I candidati vengono sintetizzati e testati per verificarne producibilità, stabilità e proprietà attese.
Valutazione e iterazione. I risultati reali confluiscono di nuovo nella progettazione. Se un candidato non è all'altezza, lo perfezioniamo e riproviamo.
Produzione del materiale. I materiali che superano i test passano alla produzione presso partner produttivi qualificati, che si tratti di una lega metallica, di un materiale per batterie, di un magnete o di un altro materiale avanzato.
Produzione del componente. Se necessario, trasformiamo il nuovo materiale nel vostro componente o prodotto finale.
Consegna. Ricevete una soluzione di materiale validata, il materiale prodotto o i componenti finiti, a seconda del livello di servizio scelto.

La scoperta dei materiali è per natura iterativa, e abbiamo costruito il servizio attorno a questa realtà. I candidati vengono testati, i risultati valutati e i progetti perfezionati finché il materiale non è pronto per l'uso nel mondo reale.

Undici ambiti dei materiali, un unico motore

MS Lattice opera in undici ambiti dei materiali, ognuno con le proprie famiglie di materiali, i propri obiettivi e i propri punti di partenza. Insieme coprono molti dei materiali alla base delle tecnologie più esigenti di oggi.

Undici ambiti dei materiali, un unico motore: gli ambiti dei materiali che Norck può esplorare e ottimizzare con MS Lattice

Ambito	Cosa copre	Famiglie di materiali
Catodi per batterie	Catodi per batterie agli ioni di litio, sodio, potassio e magnesio	Ossidi stratificati NMC e NCA, ossidi a struttura spinello, strutture polianioniche, ossidi stratificati per batterie agli ioni di sodio, analoghi del blu di Prussia, spinelli per batterie agli ioni di magnesio
Elettroliti solidi	Conduttori ionici per batterie allo stato solido, celle a combustibile ed elettrolizzatori	Granati, conduttori di tipo NASICON, solfuri, alogenuri, conduttori di ioni ossido, conduttori protonici, compositi ceramica-polimero
Catalisi	Catalizzatori per l'idrogeno, la conversione della CO₂ e una chimica più pulita	Leghe a singolo atomo, superfici di leghe, catalizzatori supportati su ossidi, anodi OER in ambiente acido, leghe per ORR, superfici per la riduzione della CO₂
Magneti	Magneti permanenti e materiali magnetici dolci, con una minore dipendenza dalle terre rare	NdFeB ad alte prestazioni e a ridotto contenuto di terre rare, MnAl senza terre rare, esaferriti, ferro-silicio, ferro-cobalto, ferriti a spinello
Fotovoltaico	Assorbitori solari oltre il silicio	Perovskiti ad alogenuri, doppie perovskiti, calcoalogenuri, assorbitori a base di calcogenuri
Termoelettricità	Materiali che trasformano il calore in elettricità	Calcogenuri, skutteruditi, composti half-Heusler, ossidi termoelettrici
Leghe ad alta entropia	Leghe composte da più elementi principali	Leghe di metalli di transizione, leghe resistenti alla corrosione, leghe leggere e leghe refrattarie
Superconduttori	Superconduttori di tutte le famiglie note	Cuprati, pnictidi a base di ferro, nichelati a doppio strato, composti di tipo MgB₂, idruri ad alta pressione
Rivestimenti a barriera termica	Rivestimenti che proteggono i componenti alle alte temperature	Zirconia stabilizzata, zirconati di terre rare, ossidi ad alta entropia, rivestimenti a barriera ambientale
Rivestimenti duri	Rivestimenti resistenti all'usura per utensili e componenti	Nitruri e carburi, diboruri, fasi MAX
Ceramiche per altissime temperature	Ceramiche per le temperature più estreme	Carburi con struttura tipo salgemma, compositi a base di diboruri, carburi ad alta entropia, diboruri ad alta entropia

Alcuni esempi delle possibilità che si aprono:

Accumulo di energia: i team che sviluppano batterie possono esplorare catodi ed elettroliti solidi per batterie di nuova generazione agli ioni di litio, agli ioni di sodio e allo stato solido.
Ambienti estremi: gli ingegneri dei settori aerospaziale ed energetico possono cercare rivestimenti a barriera termica e ceramiche per altissime temperature che proteggano i componenti dal calore intenso.
Resilienza delle forniture: chi sviluppa magneti può esplorare soluzioni con una minore dipendenza dalle terre rare.
Leggerezza e resistenza: i team dei settori automotive e aerospaziale possono studiare leghe ad alta entropia leggere e refrattarie.

La progettazione dei polimeri in sé non rientra al momento nelle nostre attività; per i compositi ceramica-polimero, la ricerca si concentra sulla carica ceramica. Se la vostra esigenza non rientra in nessun ambito, ve lo diremo fin da subito, prima dell'avvio del progetto.

Cosa cambia per i nostri clienti

Non si tratta solo di una nuova linea di servizi. Cambia il punto in cui Norck entra nel vostro processo di sviluppo prodotto e ciò che potete aspettarvi da un unico partner:

Da un materiale ottimizzato a un ingranaggio metallico di precisione

Iniziamo prima. Invece di entrare in gioco a progetto concluso, Norck può ora aiutarvi fin dalla primissima domanda: di quale materiale dovrebbe essere fatto questo componente?
Un unico partner, dal materiale al componente. Scoperta dei materiali, validazione, produzione del materiale e produzione dei componenti sono di solito servizi separati, che passano da un team all'altro. Con Norck vengono gestiti come un unico processo integrato.
Risultati, non file. Non ricevete solo un elenco di candidati su uno schermo. Ricevete materiali testati, validati e adattati alle vostre esigenze.
Ricerche costruite attorno al vostro prodotto. Requisiti e preferenze vengono definiti per la vostra applicazione, così la ricerca punta a ciò di cui il vostro prodotto ha davvero bisogno.
Uno spazio di esplorazione più ampio. La ricerca basata sull'IA consente ai team di guardare oltre la solita rosa di materiali noti e di prendere in considerazione opzioni a cui non sarebbero arrivati con i soli tentativi ed errori.
Riservatezza fin dal primo giorno. I progetti possono essere svolti con un accordo di riservatezza (NDA) fin dal primo contatto.

Scegliete il livello di servizio che vi serve

Sviluppare una nuova lega di acciaio è un lavoro. Ricavarne il vostro componente con lavorazioni meccaniche è un altro. Non tutti i progetti richiedono entrambi, quindi siete voi a scegliere il livello di servizio più adatto al vostro programma:

Livello di servizio	Cosa ricevete
Scoperta	Nuovi materiali candidati o un materiale esistente ottimizzato
Scoperta + validazione	Candidati sintetizzati e testati fisicamente
Scoperta + validazione + produzione del materiale	Un materiale validato e prodotto
End-to-end	Dalla scoperta fino ai vostri componenti finali, già prodotti

Norck gestisce il processo in ogni fase che scegliete. Per materiali e componenti altamente specializzati, coordiniamo la produzione con produttori esperti che dispongono esattamente delle capacità giuste. E quando è il momento di trasformare il materiale in componenti, entra in gioco la nostra esperienza nella lavorazione CNC, nella lavorazione della lamiera e nella stampa 3D.

Pensato per ambiziosi programmi di R&S

Il servizio è pensato per le organizzazioni che portano avanti programmi di R&S su larga scala e spingono sempre più in là i limiti di ciò che i materiali possono fare, in Europa e negli Stati Uniti: aerospaziale e aviazione, tecnologie spaziali, difesa, automotive, energia, tecnologie per batterie, produzione avanzata, ingegneria high-tech e R&S.

Per molti di questi team il primo progetto è uno studio mirato di R&S o di sviluppo di materiali. Se ha successo, può trasformarsi in un programma industriale più ampio e di lungo periodo.

Domande frequenti

Ho sempre bisogno di un materiale completamente nuovo?

No. Molti progetti partono dall'ottimizzazione di un materiale che già utilizzate.

Con chi lavoro?

Con Norck. Gestiamo il vostro progetto dal primo requisito fino alla consegna finale.

Ogni nuovo materiale funziona sicuramente al primo tentativo?

La scoperta dei materiali è un processo iterativo. I candidati vengono testati fisicamente e i risultati confluiscono nella progettazione finché non otteniamo un materiale che soddisfa le vostre esigenze.

Producete voi stessi tutti i materiali e i componenti?

Norck gestisce l'intero processo. Per materiali e componenti specializzati collaboriamo con produttori qualificati che dispongono delle capacità adeguate.

Posso acquistare solo una parte del processo?

Sì. Potete scegliere solo la scoperta, aggiungere la validazione, aggiungere la produzione del materiale oppure arrivare fino ai componenti finiti.

E se il mio materiale non rientra in nessuno degli undici ambiti?

Descriveteci la vostra esigenza e vi diremo fin da subito se rientra in uno degli ambiti. La progettazione dei polimeri in sé non rientra al momento nelle nostre attività.

Un nuovo capitolo per Norck e per i vostri prodotti

Da anni Norck aiuta le aziende a trasformare i progetti in componenti di precisione. Con la scoperta di materiali basata sull'IA possiamo ora contribuire a definire il materiale di cui sono fatti quei componenti e portare il risultato fino al mondo fisico.

Un nuovo materiale portato nel mondo fisico: un componente reticolare in metallo stampato in 3D

È un passo dalla produzione verso l'ingegneria avanzata e la R&S, e siamo entusiasti di compierlo insieme ai nostri clienti.

Una sfida legata ai materiali? Raccontateci di cosa ha bisogno il vostro prodotto. Il nostro team esaminerà i vostri requisiti e vi proporrà il livello di servizio più adatto.

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