فوم فلزی سلول باز FGM بر پایه‌ی آلومنیوم به روش ریخته گری گریز از مرکز
فلزات با ساختار سلولی تحت عنوان فوم‌های فلزی با خواص مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و صوتی جدید از جمله چگالی پایین، سختی بالا، عایق صوت، عایق حرارت، نفوذپذیری بالای گاز، قابلیت جذب بالای انرژی و مقاومت الاستیک مورد توجه صنعتگران و پژوهشگران هستند. این مواد در سازه‌های سبک و مقاوم، جاذبهای انرژی، مبدل‌های حرارتی و … کاربرد دارند. ویژگی‌های نهایی فوم فلزی مدنظر به ویژگی‌های فلز پایه، چگالی نسبی و توپولوژی حفره‌ها، باز یا بسته بودن حفره‌ها، اندازه و درصد حفره‌ها و نحوه توزیع آن‌ها بستگی دارد.
فوم‌های فلزی عموما با استفاده از روش‌های متالورژی پودر، ریخته‌گری ثقلی مرسوم و تحت فشار تهیه می‌شوند. هر یک از این روش‌ها می‌تواند برای تعداد محدودی از فلزات با هدف تولید مواد متخلخل و در یک گستره محدود از درصد تخلخل، اندازه حفرات و چگالی نسبی کاربرد داشته باشد. برخی از روش‌های تولید مختص فوم‌های حفره باز و بعضی دیگر به تولید فوم‌های حفره بسته اختصاص دارند. هدف از این طرح پژوهشی، دستیابی به فناوری ساخت فوم آلومینیومی هدفمند درجه‌بندی شده و دارای ساختار سلول باز با توزیع خاصی از اندازه‌ی حفرات با بهره گیری از روش ریخته‌گری گریز از مرکز می‌باشد. این نوع از فوم‌ها در انواع فیلترهای صنعتی، مبدل‌های حرارتی، جاذبهای انرژی و سلول‌های خورشیدی موردنیاز هستند. روش ریخته‌گری گریز از مرکز تعداد مراحل فرآوری کمتری دارد و برای تولید نسل جدید فیلترهای فومی فلزی (با اندازه حفرات قابل کنترل به صورت هدفمند درجه بندی شده) از پتانسیل لازم برای صنعتی شدن برخوردار است.
دکتر احد صمدی، دانشیار دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تحصیلات کارشناسی را در دانشگاه صنعتی اصفهان و کارشناسی ارشد و دكتری را در دانشگاه تربیت مدرس تهران، در رشته‌ی مهندسی مواد با همکاری دانشگاه بیرمنگام انگلستان در زمینه سوپرآلیاژ پایه نیکل به پایان رسانیده است. دستاوردهای تحقیقاتی دکتر احد صمدی شامل 30 مقاله علمی ISI و ISC و بیش از 40 مقاله در کنفرا‌نس‌های بین المللی و ملی است. همچنین، 9 طرح تحقیقاتی در خارج و داخل دانشگاه از جمله فعالیت‌های علمی/پژوهشی دکتر صمدی محسوب می‌شود. راهنمایی بیش از سه دانشجوی دکتری، ده‌ها دانشجوی کارشناسی ارشد در حوزه فرآوری و توسعه‌ی مواد و کامپوزیت‌های هدفمند درجه‌بندی شده، عملیات حرارتی و ریزساختار سوپرآلیاژها و آلیاژهای آلومینیم، آلیاژسازی مکانیکی، جوشکاری و اتصال و همچنین تدریس دروس متعدد کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری رشته مهندسی مواد و متالورژی از دیگر فعالیت‌های علمی، پژوهشی و آموزشی ایشان است. دکتر صمدی درحوزه‌های ریخته‌گری گریز از مركز برای تولید مواد هدفمند درجه‌بندی شده و همچنین اتصال قطعات فلزی – سرامیکی و … در دانشگاه صنعتی سهند تبریز در حال فعالیت هستند.
در سال‌های اخیر، فوم‌های فلزی هدفمند درجه‌بندی شده ((functionally graded material (FGM) که دارای خواص مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و صوتی جدید هستند، مورد توجه قرار گرفته‌اند. تخلخل موجود در فوم فلزی، به دلیل افزایش قابل توجه سطح موثر، موجب بهبود قابل ملاحظه انتقال حرارت، جذب انرژی و مقاومت الاستیکی ماده می‌شود. با جای گذاری فوم‌های فلزی از جنس آلومینیوم به جای مبردهای مسی بزرگ و گران قیمت در مبدل‌های حرارتی و در مسیر انتقال سیال، علاوه بر انجام فیلتراسیون، دمای سیال با نرخ بالاتری به دلخواه كاهش یا افزایش می‌یابد و انرژی سیال جذب می‌شود. خاصیت جذب انرژی بسیار بالای فوم‌های فلزی و جلوگیری از افت فشار سیال عبوری از آن‌ها منجر به کاربری گسترده این مواد در صنایع خودرو، هوافضا و تجهیزات انتقال دما و سیال شده است.
هم اکنون در عموم صنایع از روش‌های پرهزینه مانند متالورژی پودر، ریخته گری ثقلی مرسوم و تحت فشار برای تولید فوم‌های فلزی استفاده می‌شود. به دلیل چند مرحله‌ای و پیچیده بودن روش‌های ذکر شده، این موارد صرفه اقتصادی ندارند و از پتانسیل و دقت كافی برای كنترل دقیق تخلخل‌ها و نحوه توزیع حفرات برخوردار نیستند. به همین دلیل، در طرح پژوهشی پیش رو، روش ریخته‌گری گریز از مرکز برای تولید فوم فلزی سلول باز با ساختار کنترل شده و با هدف ساخت ماده هدفمند درجه‌بندی شده پیشنهاد شده است. روش ریخته‌گری گریز از مرکز در مقایسه با سایر روش‌ها، تعداد مراحل فرآوری فوم‌های فلزی هدفمند درجه‌بندی شده را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. در این روش، با انتخاب درست فلز و مواد پرکننده، درجه‌بندی ساختار در طی یک مرحله ریخته‌گری به دست می‌آید. روش ریخته‌گری گریز از مرکز، روشی آسان برای تولید است که علاوه بر افزایش سرعت تولید، نسل جدید فیلترهای فومی فلزی (با اندازه حفرات قابل کنترل و هدفمند درجه‌بندی شده)، از پتانسیل لازم برای صنعتی شدن با سرمایه گذاری نسبتا پایین نیز برخوردار است.
- آسان بودن روش ریخته‌گری گریز از مرکز و کاهش تعداد مراحل فرآوری فوم فلزی هدفمند درجه‌بندی شده
- امکان ایجاد ساختار کنترل شده در یک مرحله ریخته‌گری با انتخاب درست فلزپایه و مواد پرکننده
- داشتن پتانسیل لازم برای صنعتی شدن با سرمایه گذاری پایین
- افزایش سرعت تولید نسل جدید فیلترهای فومی فلزی سلول باز با ساختار درجه‌بندی‌شده هدفمند
- فیلترهای صنعتی
- مبدل‌های حرارتی
- جاذبهای انرژی
- سلول‌های خورشیدی
- کامپوزیت‌های جاذب
- ارتعاشات در دستگاه‌های صنعتی
- تولید قاب محافظ گوشی تلفن همراه
تدوین دانش فنی تولید و فرآوری فوم‌های آلومینیومی درجه بندی‌شده هدفمند
ساخت یک نمونه فوم فلزی سلول باز بر پایه‌ی فلز آلومینیوم
فوم فلزی استوانه‌ای با ابعاد مشخص (ارتفاع: 110 میلی متر و قطر: 15 میلی متر)
هزینه اجرای طرح بین3۰۰ تا 4۰۰ میلیون تومان برآورد می‌شود.
زمان اجرای طرح حدود 10 الی 12 ماه برآورد می‌شود.
مالکیت معنوی: مشارکت‌کننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و مشارکت‌کننده در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود. سهم مشارکت شرکت/شتابدهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود.
درخواست های مشارکت صرفاً باید در چهارچوب مورد نظر صندوق نوآوری و شکوفایی، تدوین و حداکثر تا تاریخ ۱۵ مرداد ماه ۱۴۰۲ در سامانه غزال صندوق نوآوری و شکوفایی (به نشانی www.ghazal.inif.ir) ثبت شوند. درخواست هایی که در چهارچوبی غیر از آن، یا به روش‌های دیگر به دست صندوق نوآوری و شکوفایی برسند، وارد فرایند ارزیابی نخواهند شد.