南乌拉尔国立大学的科学家获得了一项计算机程序的专利，该程序可以高度精确地预测铝合金铸件的物理和机械性能。这项研发成果是由南乌拉尔国立大学的专家与当地企业共同开展的研究成果。
在机械工程领域，生产复杂形状零件最常用的方法是液态金属铸造（铸件在机床和发动机制造中的应用占比高达70-80%）。铸造可以缩短生产形状最复杂产品的时间和成本，但也存在一定的难度。
“每件产品都是独一无二的；不可能连续多次获得相同的理想铸造结构。”南乌拉尔国立大学理工学院副院长伊万·叶尔达科夫解释道。铸造工艺的一个特点是其明显的随机性（概率性）。这是因为在影响特定参数值的数百个因素中，只有几十个可以被记录下来，而其余因素则会形成“噪声背景”，并“模糊”参数值。不可避免地，温度、速度、浇注时间都会发生波动，最重要的是，浇注金属的成分也会发生变化。所有这些都会影响合金的结晶，导致微孔和微裂纹的形成，从而导致成品性能下降。
为了考虑到这一特性，科学家们开发了一个专门的程序，可以在实际生产开始之前模拟铸件制造的关键阶段。该计算机模型考虑了所有可能的偏差和意外情况，以及从浇注液态合金到凝固过程中铝坯内部发生的过程：合金结晶中心的成核速率、形成相的比例、晶粒尺寸、微孔尺寸以及其他影响最终产品强度、耐磨性和耐久性的参数。
“我们的程序模拟了合金结晶这一复杂过程，”伊万·叶尔达科夫解释道。“借助它，工程师可以提前了解零件的结构和性能。这意味着他们甚至能够在实际生产周期开始之前就发现潜在问题，并采取措施避免缺陷。”
仿真建模不仅可以通过硬度、抗拉强度和相对伸长率等基本参数预测铸件的质量，还可以以最高的精度在微观、中观和宏观层面“演绎”组织形成的实际过程。在实际生产中实施该程序将降低新产品开发的成本，提高其质量，并加快其上市速度。该软件与通用工程分析系统相结合，将使工程师能够在虚拟空间中完整地重现生产过程，并检查其稳定性和效率。
这项专利技术在汽车、航空和船舶工业中使用的复杂形状铸件的生产中尤为重要。据项目负责人介绍，通过分析30多项实验室测试结果以及在俄罗斯现有工厂生产现场生产的大量工业样品，验证了所开发算法的有效性。