Från krav till verkligt material: så för Norck in AI-driven materialupptäckt i ingenjörsarbetet

Förr eller senare stöter varje ingenjörsteam på en gräns som sätts av själva materialet. Ett batteri kan bara lagra så mycket energi som dess katod tillåter. En turbinkomponent kan bara arbeta vid så höga temperaturer som dess beläggning tål. En magnets prestanda beror på de sällsynta jordartsmetaller som den innehåller – och på tillgången till dem.

Att bryta igenom de här gränserna har traditionellt inneburit år av försök och misstag: att testa kända material ett i taget och hoppas att något passar. Den processen är långsam, kostsam och begränsad till det som redan finns på hyllan.

AI förändrar utgångspunkten. I stället för att fråga ”vilket befintligt material kommer närmast?” kan vi nu fråga ”vilket material skulle ge exakt det som den här produkten behöver?” – och söka efter det.

Kärnan i vår nya tjänst är MS Lattice, en proprietär AI-driven motor för materialupptäckt som har utvecklats av MatterSpace. Norck har licensierat MS Lattice och integrerat den i våra ingenjörs- och tillverkningstjänster.

MS Lattice arbetar med invers design. I stället för att utgå från ett känt material och fråga vad det klarar av utgår motorn från de egenskaper som din produkt behöver och söker sig bakåt till materialstrukturer som skulle kunna ge dem. Tre förmågor gör att sökningen fungerar:

• Adaptiv sökning: varje omgång resultat styr var nästa omgång letar, så att sökningen följer beläggen i stället för en fast plan.
• Fysikbaserad utvärdering: varje kandidat bedöms utifrån de egenskaper som är viktiga för din tillämpning.
• Strukturerad validering: de starkaste kandidaterna kontrolleras i dokumenterade steg innan de går vidare.

Motorn behåller också en varierad uppsättning starka kandidater i stället för nästan identiska varianter ur samma familj, och den håller sig inom kemin och gränserna för varje område. Resultatet är en kortlista som är uppbyggd kring din produkt, med underlaget bakom varje kandidat.

Alla projekt behöver inte ett helt nytt material. Därför erbjuder tjänsten två vägar:

Optimering av befintliga material. Vi utgår från det material du redan använder och arbetar för att förbättra dess prestanda och anpassning till dina tekniska krav. För många produkter är det här den mest direkta vägen till bättre resultat.

Upptäckt av banbrytande material. När dagens material helt enkelt inte räcker till söker vi bortom dem efter nya material med nya egenskaper och ny potential. Målet är lösningar som kan föra din bransch förbi dagens tekniska gränser.

Varje materialprojekt hos Norck börjar med att skilja mellan två saker:

• Krav är de tekniska begränsningar som ditt material måste uppfylla: de gränser som en kandidat inte får överskrida. Sökningen är utformad för att hitta kandidater som klarar dem.
• Önskemål är de egenskaper som du vill driva så långt som möjligt, till exempel lägre vikt, högre effektivitet eller bättre stabilitet. De optimeras utöver dina krav – aldrig på deras bekostnad.

Den här uppdelningen håller sökningen fokuserad på det som din produkt verkligen behöver, samtidigt som den strävar efter bästa möjliga prestanda.

Det som gör den här tjänsten annorlunda är att den inte stannar vid ett lovande resultat på en skärm. En materialmodell är en startpunkt, inte ett resultat. Vår process kopplar samman beräkningsbaserad upptäckt med den fysiska världen:

1. Definiera. Du berättar vilka egenskaper du behöver, dina krav och dina önskemål.
2. Upptäck och optimera. Med MS Lattice söker, designar och optimerar vi materialkandidater med hjälp av beräkningar.
3. Välj ut. De starkaste kandidaterna väljs ut utifrån dina krav och målegenskaper.
4. Syntetisera och validera. Kandidaterna syntetiseras och testas med avseende på tillverkningsbarhet, stabilitet och förväntade egenskaper.
5. Utvärdera och iterera. Resultat från verkligheten återkopplas till konstruktionen. Om en kandidat inte räcker till förfinar vi den och försöker igen.
6. Producera materialet. Lyckade material går vidare till produktion hos kvalificerade tillverkningspartner, oavsett om det gäller en metallegering, ett batterimaterial, en magnet eller ett annat avancerat material.
7. Tillverka detaljen. Om du behöver det förvandlar vi det nya materialet till din färdiga detalj eller produkt.
8. Leverera. Du får en validerad materiallösning, producerat material eller färdiga detaljer, beroende på ditt omfång.

Materialupptäckt är iterativ till sin natur, och vi har byggt tjänsten kring den verkligheten. Kandidater testas, resultat utvärderas och konstruktioner förfinas tills materialet är redo att användas i verkligheten.

MS Lattice arbetar inom elva materialområden, vart och ett med sina egna materialgrupper, mål och utgångspunkter. Tillsammans omfattar de många av de material som ligger bakom dagens mest krävande tekniker.

Några exempel på vilka möjligheter det här öppnar:

• Energilagring: batteriteam kan utforska katoder och fasta elektrolyter för nästa generations litium-, natrium- och fastfasbatterier.
• Extrema miljöer: ingenjörer inom flyg- och rymdindustrin och energisektorn kan söka efter termiska barriärbeläggningar och ultrahögtemperaturkeramer som skyddar detaljer i intensiv värme.
• Leveranssäkerhet: magnetutvecklare kan utforska lösningar med mindre beroende av sällsynta jordartsmetaller.
• Låg vikt, hög hållfasthet: team inom fordonsindustrin och flyg- och rymdindustrin kan undersöka lätta och refraktära högentropilegeringar.

Att designa själva polymererna ligger utanför det nuvarande omfånget; för kompositer av keramik och polymer inriktas sökningen på det keramiska fyllmedlet. Om ditt behov inte passar in i något område säger vi det direkt, innan ett projekt startar.

Det här är mer än ett nytt tjänsteområde. Det förändrar var Norck kommer in i din produktutvecklingsprocess och vad du kan förvänta dig av en och samma partner:

• Vi börjar tidigare. I stället för att komma in när konstruktionen är klar kan Norck nu hjälpa till redan från den allra första frågan: vad ska den här detaljen vara gjord av?
• En partner, från material till detalj. Materialupptäckt, validering, materialproduktion och detaljtillverkning är vanligtvis separata tjänster som lämnas över från ett team till ett annat. Hos Norck hanteras de som en sammanhängande process.
• Resultat, inte filer. Du får inte bara en lista med kandidater på en skärm. Du får material som har testats, validerats och anpassats efter dina behov.
• Sökningar som byggs kring din produkt. Krav och önskemål definieras för din tillämpning, så att sökningen inriktas på det som din produkt verkligen behöver.
• Ett bredare område att utforska. AI-driven sökning gör det möjligt för team att se bortom den välbekanta kortlistan av material och överväga alternativ som de kanske inte hade nått enbart genom försök och misstag.
• Konfidentiellt från första dagen. Projekt kan drivas under sekretessavtal (NDA) redan från första samtalet.

Att utveckla en ny stållegering är ett uppdrag. Att bearbeta din detalj av den är ett annat. Alla projekt behöver inte båda, så du väljer det omfång som passar ditt program:

Norck leder processen genom varje steg du väljer. För högt specialiserade material och detaljer samordnar vi produktionen med experttillverkare som har exakt rätt kapacitet. Och när det är dags att förvandla materialet till detaljer kommer vår erfarenhet av CNC-bearbetning, plåtbearbetning och 3D-printing till sin rätt.

Tjänsten är utformad för organisationer i Europa och USA som driver storskaliga FoU-program och flyttar gränserna för vad material kan åstadkomma: flyg- och rymdindustri, rymdteknik, försvar, fordonsindustri, energi, batteriteknik, avancerad tillverkning samt högteknologisk ingenjörskonst och FoU.

För många av de här teamen är det första projektet en avgränsad FoU- eller materialutvecklingsstudie. När den lyckas kan den växa till ett större, långsiktigt industriellt program.

I många år har Norck hjälpt företag att förvandla konstruktioner till precisionsdetaljer. Med AI-driven materialupptäckt kan vi nu också hjälpa till att forma det som detaljerna är gjorda av – och ta resultatet hela vägen ut i den fysiska världen.

Det är ett steg från tillverkning mot avancerad ingenjörskonst och FoU, och vi ser fram emot att ta det tillsammans med våra kunder.

Har du en materialutmaning? Berätta vad din produkt behöver. Vårt team går igenom dina krav och föreslår rätt omfång.

Starta ett materialprojekt →