Las monedas de cinco centavos son omnipresentes en la vida estadounidense, revoloteándose en los bolsillos, rodando debajo de los asientos del automóvil y emergiendo de la parte posterior de los secadores para usarse una y otra vez para innumerables compras. Pero estas monedas resistentes y de aspecto humilde también se están volviendo costosas paraEl níquel, el mismo nombre de la moneda, se ha convertido en un ingrediente preciado en muchos productos modernos, empujando el valor de mercado tanto que a veces hacer que la moneda de cinco centavos cueste hasta siete centavos por pop.
Trabajando en conjunto con US Mint, un equipo de investigación del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST ha identificado un enfoque alternativo que reduciría el costo de los materiales para el níquel hasta en un 40 por ciento. Este enfoque produciríauna moneda tan dura y confiable como el antiguo níquel, pero también tan familiar para el ciudadano estadounidense.
El documento que detalla el trabajo fue publicado hoy en la revista Integración de materiales e innovación de fabricación .
Como un beneficio adicional, los datos de esta investigación también han producido resultados que pueden ayudar a las empresas de alta tecnología a buscar nuevos materiales para usar en dispositivos electrónicos resistentes como teléfonos y computadoras portátiles, y en una variedad de nuevos colores radicales, para arrancar.
La fabricación de monedas es un proceso complicado y exigente. Las monedas no deben corroerse en la palma de una mano húmeda, por ejemplo. Las imágenes estampadas en sus caras deben ser lo suficientemente resistentes como para soportar décadas de comercio y el cambio ocasional a través de la ropaSu brillo metálico debe ser siempre reconocible y de espesor y densidad uniformes.
Aunque es invisible para el cliente promedio que compra una bola de chicle o un refresco, todas las monedas de EE. UU. También deben contener una cantidad predeterminada de conductividad eléctrica para trabajar en máquinas expendedoras, que usan un medidor pequeño para determinar la firma de la moneda de una moneda.la máquina no contará tu níquel sin esta característica clave.
En muchos sentidos, el desafío de la producción de níquel fue una combinación ideal para la Iniciativa del Genoma de Materiales de NIST MGI, que se inició en 2011 con el ambicioso objetivo de reducir al menos la mitad el tiempo que tarda un nuevo material en llegar al mercado.manteniendo los costos bajos. El MGI ha estado construyendo las herramientas informáticas y de TI necesarias para el desarrollo de todo tipo de nuevos materiales para su uso en una amplia variedad de aplicaciones de fabricación.
"Repensar el níquel fue una de las primeras veces que pudimos implementar las nuevas herramientas MGI para diseñar un material para una aplicación específica", dijo la científica del NIST Carelyn Campbell. "Estamos muy satisfechos con los resultados".
El equipo del NIST trabajó hacia atrás, primero identificando las cualidades deseadas para la nueva pieza de níquel y luego descubriendo qué aleaciones y procedimientos podrían ser necesarios para hacerla realidad. La Casa de Moneda de los EE. UU. También describió algunas limitaciones específicas del sitio; a saber, la nuevala moneda tuvo que ser producida utilizando las instalaciones de fabricación existentes en Denver y Filadelfia, que utilizan un tipo específico de procedimiento de enfriamiento lento.
El color resultó particularmente desafiante. Aunque la mayoría de las personas no pensarían que la moneda tiene un tono o tono especial, los coleccionistas de monedas son un grupo exigente y a menudo rechazarán las monedas que están incluso ligeramente fuera de tono, y los coleccionistas forman una parte significativa deel mercado de piezas de dinero. El público en general también podría no confiar en una moneda que sea demasiado naranja o demasiado amarilla. Pero el color es a menudo un criterio subjetivo, y uno que puede ser difícil de cuantificar o reproducir con cualquier tipo de estándar confiable.
En este caso, el uso del proceso de MGI resultó enormemente útil, sorprendiendo incluso a los propios investigadores con la eficacia del resultado. Comenzando con el conjunto de parámetros de resistencia, conductividad y color, el equipo pudo producir un nuevomezcla de cobre, níquel y zinc que era 40 por ciento menos costosa que la mezcla de metales anterior.
El equipo se basó en gran medida en un tipo de sistema de diseño de materiales conocido como marco integrado de Ingeniería Computacional de Materiales ICME. El método utiliza una gran cantidad de modelado por computadora para descubrir cómo reaccionarán los diferentes componentes cuando se mezclan. En este caso, esoslos componentes eran aleaciones metálicas.
El trabajo experimental es costoso y requiere mucho tiempo, mientras que ejecutar un modelo en una computadora es bastante rápido y barato. La idea es utilizar más recursos y herramientas computacionales para hacer el trabajo preliminar en la etapa de diseño para reducir el tiempo y el tiempocosto requerido para pasar de la idea a la realidad.
"Dentro de un año, pudimos armar un marco para diseñar una aleación, identificar y usar nuestro modelo para obtener la aleación correcta, y luego avanzar y hacer el prototipo, probarlo y descubrir que lo hicimoscumplir con todos nuestros objetivos ", dijo el líder del proyecto NIST y el ingeniero de materiales Eric Lass. Lass también es el autor principal del nuevo documento. En el pasado, dicho trabajo habría llevado varios años.
Los resultados podrían ahorrar millones de dólares de la Casa de la Moneda de EE. UU. Además, varias compañías que fabrican artículos de alta tecnología han mostrado interés en los resultados, ya que existe una fuerte demanda de los consumidores de productos electrónicos que sean duraderos pero también disponibles en una variedad de colores.como el rosa metálico
Sin embargo, aún no se sabe si alguien está buscando activamente un teléfono que pueda pasar por una secadora caliente el día de la lavandería.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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