El acero es uno de los principales bloques de construcción de la sociedad moderna. Esto se debe a todos los materiales metálicos, el acero, que es principalmente hierro, es el más ventajoso de producir tanto desde el punto de vista económico como medioambiental. Además,el acero es extremadamente versátil: hay miles de aceros con propiedades adecuadas para todo tipo de aplicaciones. Por estas razones, el acero se usa más que todos los demás metales juntos. Debido a que tanto acero se usa globalmente, al aprender a fabricar y usar aceros en unde manera más óptima, podemos ayudar a realizar mejoras considerables en el uso de las materias primas y la energía del planeta, y la producción de gases de efecto invernadero. Combinando las matemáticas y la ciencia de los materiales, podemos ayudar a que esto suceda. Debido a que el proceso real de fabricación de acero impide cualquier observación deA medida que se elabora el material, el campo de las matemáticas proporciona modelos y simulaciones que permiten la gestión óptima del proceso desde el punto de vista de la productividad y las propiedades.
El Instituto Weierstrass vio recientemente el lanzamiento del programa de doctorado europeo MIMESIS Matemáticas y ciencia de los materiales para la producción y fabricación de acero. Este programa permite a los jóvenes investigadores, en colaboración con el comercio y la industria, desarrollar nuevos métodos de fabricación de acero yEl profesor Dietmar Hömberg, director de proyectos del Instituto Weierstrass, dijo: "En este proyecto, estamos combinando las disciplinas de las matemáticas y la ciencia de los materiales, varios países diferentes, y la ciencia y la industria. Las calificaciones que nuestros jóvenes investigadores adquieren en el contexto deeste programa tiene una gran demanda en el mercado laboral "
El profesor Porter del Centro de Investigación Avanzada de Aceros de la Universidad de Oulu agrega: "Este programa ofrece una oportunidad única para que los estudiantes con conocimientos de matemáticas aprendan y apliquen sus habilidades a cuestiones de ingeniería de importancia práctica para la industria. Del mismo modo, conCon la ayuda del programa, los estudiantes con experiencia en ciencias de los materiales o metalurgia de procesos y un interés en las matemáticas y el modelado pueden desarrollar habilidades que les serán útiles tanto en la industria como en la academia ".
Las propiedades físicas del acero se pueden manejar con precisión utilizando transformaciones de fase. El material particularmente duro se hace primero calentándolo y luego sometiéndolo a un enfriamiento rápido. Este método podría usarse en la fabricación de una rueda dentada, por ejemplo, mediante la cual elLa sección interna del producto debe permanecer más blanda que la exterior en aras de la durabilidad. El calentamiento inductivo del material lo somete a varias frecuencias de flujo simultáneamente: la alta frecuencia solo penetra en la punta del diente, la frecuencia media en la raíz del diente. Un número considerablede parámetros, todos juegan un papel simultáneamente. Para poder controlar este proceso técnicamente, los científicos deben poder ejecutar simulaciones por computadora. Para comprender el proceso, el campo de las matemáticas sirve para la optimización, mientras que la ciencia de los materiales proporciona una visión de los factores enjugar dentro del acero.
El modelado de transformaciones de fase también será una parte importante de otros tres temas que se abordarán en el programa. Uno de ellos es poder predecir si se ha formado una fase dañina en el acero inoxidable durante su producción o durante la fabricación de piezas de acero inoxidableSi se forma, el acero inoxidable ya no es inoxidable, se vuelve susceptible a la corrosión. Otro se preocupa por poder predecir la estructura interna detallada de la microestructura de acero más fuerte, la martensita, para poder fabricarla.muy resistente así como muy fuerte. Otro proyecto se ocupará de modelar tanto las transformaciones de fase como el calentamiento por inducción para hacer tubos de acero que, al mismo tiempo, sean extremadamente resistentes al desgaste y resistentes.
La fabricación de acero es algo similar a la cocina a gran escala: los ingredientes para fabricar el acero, los elementos de aleación sólidos se mezclan en hierro fundido en un cucharón al hacer burbujear gas en la masa fundida desde abajo.proceso complejo y no es posible tomar muestras de la mezcla para probar si se ha logrado la composición química homogénea deseada, los investigadores del proyecto utilizarán métodos matemáticos para simular los procesos de flujo que tienen lugar en la cuchara de fundición.
La forma en que se agita la mezcla también influye en el resultado final y, por lo tanto, también debe controlarse de manera óptima. Durante el proceso de agitación, se forma una abertura en la capa de escoria que está presente en la superficie de la mezcla fundida. El tamañoEsta apertura permite a los matemáticos calcular la velocidad del flujo. También es posible recopilar información sobre el flujo midiendo las vibraciones en el exterior de la cuchara de fundición. Al utilizar estos métodos, los matemáticos pueden resolver problemas inversos.
El programa de doctorado MIMESIS, con su financiación de investigación de 2,1 millones de euros, fomenta la movilidad en varios niveles: dentro del programa de apoyo al Doctorado Industrial Europeo en las acciones Marie Skłodowska-Curie de la UE, las organizaciones asociadas participantes reclutan a becarios que tienenvivió durante un máximo de un año en los últimos tres en el país en el que se encuentra el socio. Los investigadores junior pasan al menos la mitad del tiempo que invierten en sus doctorados con un socio de la industria, fomentando así la movilidad intersectorial.El proyecto tiene una composición interdisciplinaria clara: cada cuarta vacante en el programa es para un puesto de doctorado en matemáticas o ciencias de los materiales. La Universidad Finlandesa de Oulu es el socio científico de WIAS, mientras que las empresas en Noruega, Suecia y Finlandia son los socios de la industria ".Los contactos intensivos de la industria son, por supuesto, beneficiosos para todo nuestro instituto ", enfatizó Hömberg. Añadió:" En nuestra elección de siglas paraEn el proyecto, queríamos resaltar la interconexión entre los modelos matemáticos y su aplicación a problemas reales: MIMESIS es una referencia a la representación representativa de la realidad ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Forschungsverbund Berlin eV FVB . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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