멀티스케일 시뮬레이션 실현을 위해 파트너십을 맺은 Ansys와 Schrödinger

제품 개발팀은 나노, 마이크로 및 매크로 스케일의 시뮬레이션을 통해 새로운 수준의 설계 최적화를 달성할 수 있습니다.

제품 개발팀이 지속 가능성 향상의 필요성을 포함하여 점점 더 복잡한 과제에 직면함에 따라 재료가 이루는 중요한 기여에 대한 인식이 높아지고 있습니다. 재생 에너지 그리드에서 친환경 운송에 이르기까지, 가장 시급한 엔지니어링 과제 중 많은 부분은 올바른 재료를 식별하거나 만드는 데 달려 있습니다.

역사적으로 재료 탐색, 재료 생산 및 제품 엔지니어링 팀은 상향식 제품 기반 재료 요구사항 및 하향식 재료 선택을 통해 약간의 지식 교환이 이루어질 뿐 대부분 독립적으로 운영되었습니다. 이러한 격차는 상용 제품에 새로운 재료를 도입하는 데 있어 주요 제한 사항 중 하나였습니다.

NASA를 포함한 선도적인 과학 기관은 새로운 엔지니어링 기술의 발전을 가속화하기 위해서는 제품 개발과 통합된 신속한 재료 식별이 필요하다는 것을 오랫동안 인식해 왔습니다. 이를 위해서는 엔지니어링 커뮤니티가 재료 및 시스템 설계에 있어 현재 세분화된 물리적 테스트 중심 접근법에서 수치 분석 플랫폼에 크게 의존하는 보다 통합된 접근법으로 전환해야 합니다. 

이 비전을 실현하기 위한 경로는 '통합 전산 재료 공학(ICME)'이라는 명확한 이름으로 정의됩니다. ICME는 이러한 혁신을 실현하는 데 필요한 광범위한 솔루션과 제품을 다룹니다. 특히, 재료 성분과 구조-물성 관계가 다양한 작동 조건에서 물성과 제품 응답에 미치는 영향을 이해하기 위해 서로 다른 규모의 전산역학 솔버가 필요합니다. 또한 머신러닝(ML)과 같은 새로운 기술 동인이 있으며, 이를 통해 데이터 분석이 수학적 구조-물성 관계를 구축할 수 있습니다.

더 광범위하게 말하자면, 재료 거동을 예측하는 솔버에서 물리적 제품 반응을 예측하는 솔버에 이르기까지 통합 프로젝트 조율이 필요합니다. 광범위한 재료 및 운영 조건을 고려할 때 재료 데이터 관리 플랫폼은 대규모 조직과 산업/학술 컨소시엄에서 필수적입니다. 물리적 시스템에 적용되는 재료 성능의 가상 검증 및 확인을 위한 플랫폼 및 솔루션 측면에서 이러한 모든 새로운 요구사항은 산업, 학계 및 국가 연구소 전반에 걸쳐 상당한 파트너십을 요구합니다. 

ICME를 주요 동력으로 삼는 이러한 비전을 바탕으로, Ansys와 Schrödinger는 재료부터 시스템까지의 어려움을 해결하기 위한 파트너십을 형성했습니다. Schrödinger는 30년 이상 예측 재료 탐색, 최적화 및 재료 분석을 위한 솔루션을 제공해 왔습니다. 결합된 제품 포트폴리오와 통합은 차세대 배터리, 소비재, 전자 제품 및 운송 영역을 포함한 기술 전반에 걸쳐 ICME의 비전을 현실에 더 가깝게 가져올 것입니다. 산업 관점에서 이 파트너십은 지속 가능한 재료 중심 제품, 광범위한 재료 선별, 사용 중인 조건에 대한 예측 재료 성능, 재료-제품 순환성을 비롯한 여러 가지 혁신적인 결과를 얻을 수 있는 잠재력을 제공합니다. 

이 파트너십의 결합된 가치에 대한 초기 데모로서, Ansys와 Schrödinger는 항공 우주 및 방위, 자동차 및 에너지 회사 전반에 널리 사용되는 섬유 강화 복합재료의 예측 성능을 위한 솔루션을 개발했습니다. 이 연구에서는 다양한 조건에서 폴리머 수지에 대한 예측 재료 스크리닝 및 선택을 보여줍니다. 수지 속성은 계층적 다중 스케일 모델링 프레임워크를 통해 공정 유도 재료 변동성과 주요 구조-속성 관계에 대한 추가적인 이해를 통해 라미나 수준 속성으로 업스케일링됩니다. 마지막으로, 라미나 속성은 의도된 물리적 시스템 응용 분야에 적용된 복합 라미네이트로 업스케일링됩니다.

백서 다운로드: "멀티스케일 시뮬레이션을 통한 재료 탐색과 엔지니어링 설계 간의 격차 해소."