Создание технологии «Проектирование конструкционных материалов с заданными свойствами на основании моделей машинного обучения»

Период реализации проекта: 04.2022 – 12.2026
Исполнитель: Сколтех
Руководитель проекта: Сергеичев И.В., канд. физ-мат. наук

Плановый результат

В результате реализации проекта будет создана технология «Проектирование конструкционных материалов с заданными свойствами на основании моделей машинного обучения».
Технология включает комплекс моделей машинного обучения настроенных на предсказание физико-механических характеристик аддитивных и композиционных материалов на основании набора данных о свойствах исходных компонентов и параметров технологических процессов. Модели будут строиться, обучаться и тестироваться на представительных выборках результатов технологических экспериментов по изготовлению образцов композиционных материалов, аддитивных сплавов и керамик, и результатов их физико-механических испытаний.
Применение создаваемой технологии позволит компаниям – разработчикам новых аддитивных и традиционных материалов различной физической природы сократить временные и материально-технические затраты на их разработку и промышленное внедрение.

Текущий результат
  • Выполнен обзор и анализ литературы, стандартов и патентов в области обработки двухмерных и трехмерных изображений, повышения их разрешения и реконструкций дефектов.
  • Выполнен обзор и анализ литературы, стандартов и патентов в области оптимизации технологий 3D печати
  • Выполнен сбор и обработка данных микро-КТ образцов углепластика для глубокого обучения нейронных сетей;
  • Создан раздел Базы данных для технологий аддитивного производства металлических материалов;
  • Создан раздел Базы данных для технологий аддитивного производства керамических материалов;
  • Создан раздел Базы данных для технологий аддитивного производства полимерных материалов.
Потенциальные потребители и перспективы коммерциализации результатов проекта

В результате создания технологии «Проектирование конструкционных материалов с заданными свойствами на основании моделей машинного обучения» будет разработан и апробирован программный комплекс предсказательного моделирования физико-механических характеристик композиционных материалов, аддитивных металлических и керамических материалов и на основании набора данных о свойствах исходных компонентов и параметров технологических процессов их переработки.
С использованием этого комплекса в рамках функционирования Центра компетенций потенциальным компаниям-разработчикам и производителям новых материалов на возмездной основе будут оказываться услуги по проектированию оптимальных композиций исходных компонентов и параметров технологических процессов на основании представительных выборок результатов технологических экспериментов по изготовлению образцов материалов и результатах их физико-механических испытаний.
Ключевым преимуществом разрабатываемой технологии является снижение временных и материально-технических затрат на разработку новых композитных, аддитивных керамических и металлических материалов.

Перечень и описание научно-технологических задач, решаемых в ходе выполнения проекта

В рамках проекта будут решены следующие задачи.

  1. Проведение экспериментальных исследований и создание базы данных результатов технологических экспериментов по изготовлению образцов композиционных материалов, аддитивных сплавов и керамик, и результатов их физико-механических испытаний — не менее 500 записей в базу данных.
  2. Создание комплекса моделей машинного обучения для предсказательного моделирования физико-механических характеристик композиционных, аддитивных металлических и керамических материалов — не менее 5 моделей.
  3. Создание программного комплекса предсказательного моделирования физико-механических характеристик композиционных материалов, аддитивных металлических и керамических материалов и на основании набора данных о свойствах исходных компонентов и параметров технологических процессов их переработки.