Los tiempos de medición en el análisis de materiales pueden acortarse sin perder precisión
Así se ahorra energía y se abren nuevas posibilidades de aplicación industrial
¿Cómo analizar eficazmente la estructura interna de un material y reducir a la mitad el tiempo de medición? Investigadores de la Universidad de Kassel han encontrado una forma de reducir al mínimo necesario el tiempo de medición de los procesos de análisis de materiales, manteniendo al mismo tiempo la alta calidad de los resultados. En la difracción de rayos X de energía dispersiva (ED-XRD), un método para investigar estructuras de materiales cristalinos, han logrado reducir el tiempo de medición hasta en un 62 por ciento. Esto ahorra energía y abre nuevas posibilidades para aplicaciones industriales.
Con el creciente número de aleaciones nuevas, fiables y respetuosas con el medio ambiente, también aumenta la necesidad de análisis precisos. Como consecuencia, las estaciones de medición existentes están llegando cada vez más al límite de su capacidad. El ahorro potencial identificado en un estudio publicado recientemente permite aumentar de forma sostenible el rendimiento de las muestras, sin recursos adicionales. "Se trata de un claro valor añadido, especialmente en el desarrollo de materiales industriales", explica el Dr. Alexander Liehr, del Instituto de Ingeniería de Materiales (IfW), que impulsó el proyecto de investigación en el Departamento de Materiales Metálicos bajo la dirección del Prof. Niendorf. "Los análisis más rápidos acortan los ciclos de innovación. Se trata de una ventaja decisiva para sectores como la automoción y la aviación, donde los materiales ligeros de alto rendimiento siguen ganando importancia."
El método desarrollado no se limita a la difracción de rayos X, sino que también puede transferirse a otros métodos de análisis de materiales con las correspondientes estructuras de datos, por ejemplo en el control de calidad, el desarrollo de aleaciones o la supervisión de procesos. "También puede aplicarse a instalaciones de investigación a gran escala, lo que resulta especialmente ventajoso para el uso eficiente de instalaciones de investigación a gran escala limitadas", afirma Liehr.
El objetivo del proyecto era acortar el tiempo de medición mediante estrategias inteligentes de selección de intervalos de energía y, al mismo tiempo, obtener información fiable sobre la microestructura del material. Para acortar significativamente el tiempo de medición, el equipo de investigación interdisciplinar probó varios métodos para registrar y evaluar sólo las áreas de datos realmente decisivas. La combinación de conocimientos de ingeniería de materiales e informática, concretamente del departamento de Sistemas Inteligentes Incorporados (IES, dirigido por el Prof. Bernhard Sick), que se ocupa de las aplicaciones técnicas de la inteligencia artificial, fue crucial para el éxito del proyecto.
Las estrategias desarrolladas utilizan el conocimiento previo de los materiales investigados para controlar la selección, y dieron resultados convincentes: El tiempo de medición pudo reducirse hasta un62% sin sacrificar la precisión alcanzada. Ante la creciente demanda de eficacia y calidad de los datos en el análisis de materiales, estas estrategias ofrecen una base prometedora: "Permiten el análisis automatizado y con ahorro de recursos incluso de grandes series de materiales, un paso importante hacia el ensayo inteligente de materiales", explica Liehr.
El estudio se ha publicado en la revista Scientific Reports (Nature Publishing Group). Sobre la base de estos resultados, se continuará la fructífera colaboración, se seguirá desarrollando metódicamente la experimentación inteligente y se transferirá a otros campos de aplicación.
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