Yapay zekâdan yararlanarak metal hurdasından daha yüksek performanslı alaşımlar üretmeyi başaran araştırmacılar, bu yöntemin daha çevre dostu ve düşük maliyetli olduğunu açıkladı. Heise’nin haberine göre; metal ihtiyacı oldukça yüksek ve bu ihtiyacın büyük bir kısmı hâlâ hurda metal yerine cevherlerden karşılanıyor.
ZORLUĞU FIRSATA DÖNÜŞTÜRDÜLER
Hurda metalin geri dönüştürülmesinin, çevre üzerindeki yükü yüzde 95’e varan oranda azaltabileceği belirtiliyor. Ancak bu süreçte bazı sorunlar da yaşanıyor. Hurda metalin kimyasal bileşimi farklılık gösteriyor ve metal genellikle ‘safsızlık’lar içeriyor. Bu durum, yeniden üretilen alaşımların kalitesini düşürüyor. Alman-Çinli bir araştırma ekibi ise bu zorluğu bir fırsata dönüştürdü.
DÜŞÜK MALİYETLE ÜRETİLEBİLİYOR
Shanghai Jiao Tong Üniversitesi’nden Chao Yang’ın ekibi, hurda metaldeki ‘safsızlık’ları bilinçli olarak alaşım elementleri şeklinde kullanıyor. “Dirty Alloys” (Kirli Alaşımlar) olarak adlandırılan bu alaşımlar, hurda metalin bileşimindeki değişkenliklere karşı daha az hassas olmakla kalmıyor, aynı zamanda geri dönüştürülmüş malzemenin özelliklerini iyileştirmek için farklı elementlerden de yararlanıyor. Bir diğer avantajı ise bu alaşımların daha düşük maliyetle üretilebilmesi. Ekip, bu amaçla yapay zekâdan (YZ), daha doğrusu makine öğreniminden yararlanıyor. İlk olarak bir algoritma, mevcut alaşımları temel alarak yeni alaşım adayları oluşturuyor. Bu süreçte alaşımın bileşimi, ısıl işlem sıcaklığı ve süresi gibi çeşitli parametreler önceden belirlendi sınırlar dâhilinde değiştiriliyor.
YAPAY ZEKA MUKAVEMETİ TAHMİN EDİYOR
Yapay sinir ağları daha sonra söz konusu alaşım adaylarının çekme mukavemetini ve kopma uzamasını tahmin ediyor. Algoritma, bu tahminlere dayanarak mevcut alaşımlara kıyasla mukavemet ve şekillendirilebilirlik arasında daha iyi bir denge sunan bileşimleri belirliyor. Alaşım bileşimleri ve malzeme özelliklerine ilişkin daha geniş bir veri setiyle eğitildi ikinci bir model ise seçilen adayları doğruluyor. Test sonuçları veri tabanına kaydediliyor ve böylece bir sonraki aşamada kullanılacak tahmin modeli geliştiriliyor. Bilgisayar destekli tahminlerle deneysel sonuçların bu şekilde karşılaştırılması, uygun alaşımların seçilmesini aşamalı olarak iyileştiriyor.
“ÇEVRESEL FAYDALAR ARTACAK”
Çin’deki Suzhou Ulusal Laboratuvarı’nda Max Planck Sürdürülebilir Malzemeler Enstitüsü’nün bir ortaklık grubuna başkanlık eden Liuliu Han, yöntemi şöyle açıklıyor: “Şimdiye kadar metal hurdasındaki safsızlıklar genellikle birincil metal ilavesiyle seyreltiliyordu. Ancak bu, geri dönüşümün çevresel faydalarını azaltıyor; çünkü birincil metallerin üretimi büyük miktarda enerji gerektiriyor ve önemli ölçüde karbondioksit emisyonuna neden oluyor. Yeni iş akışımız, yapay zekâ ve makine öğreniminden yararlanarak uygun safsızlıkları belirliyor ve bu safsızlıkları yalnızca tolere etmekle kalmayıp onlardan fayda sağlayan alaşımlar geliştiriyor.
ÇELİK, ALİMİNYUM VE BAKIR DA SIRADA
Ekip, hammadde olarak küresel grafitli dökme demir kullandı. “Sfero döküm” olarak da adlandırılan bu alaşım yaygın biçimde kullanılıyor ve safsızlıklara karşı tolerans gösteriyor. Araştırmacılar, yapay zekâ tarafından oluşturulan 17 alaşım varyantı hazırlayarak bunları analiz etti. Bu varyantların 14’ü, mukavemet ve şekillendirilebilirlik açısından özellikle iyi bir denge sergiledi. Önceki geri dönüşüm malzemelerine kıyasla çekme mukavemeti yüzde 15,2’ye kadar, kopma uzaması ise yüzde 73,2’ye kadar arttı. Üretim maliyetleri de metal hurdasının birincil demirle karıştırıldığı geleneksel yönteme kıyasla yaklaşık yüzde 8 daha düşük oldu. Ekip, bir sonraki aşamada yapay zekâ destekli bu yöntemi geri dönüştürülmüş çeliklerin yanı sıra alüminyum ve bakır alaşımları gibi diğer malzemelere de uygulamayı planlıyor.
BULGULARI İÇEREN BİLİMSEL MAKALE YAYINLANDI
Her yıl dünya genelinde yaklaşık iki milyar ton metal üretiliyor ve bu üretimin büyük bir kısmında cevherler kullanılıyor. Geleneksel metal üretimi, küresel enerji tüketiminin yüzde 10’unu ve toplam sera gazı emisyonlarının yaklaşık yüzde 8’ini oluşturuyor. Endüstriyel emisyonlar içindeki payı ise yaklaşık yüzde 40’a ulaşıyor. Araştırma ekibi; Çin’deki Shanghai Jiao Tong Üniversitesi, Hong Kong Şehir Üniversitesi, Doğu Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi ve Orta Güney Üniversitesi ile Almanya’daki Max Planck Sürdürülebilir Malzemeler Enstitüsü’nden bilim insanlarından oluşuyor. Ekip, bulgularını Science Advances dergisinde yayınladı.
