Kľúčové poznatky
- Vaša 3D tlačiareň môže byť nakoniec schopná produkovať pevnejšie materiály vďaka pokroku vo výskume podporovanom AI.
- Výskumníci MIT vyvinuli algoritmus, ktorý vykonáva väčšinu procesu objavovania materiálu.
- Tím použil systém na vylepšenie novej 3D tlačovej farby, ktorá tvrdne, keď je vystavená ultrafialovému svetlu.
Domáce 3D tlačiarne by mohli byť užitočnejšie vďaka pokroku v oblasti umelej inteligencie (AI).
Podľa nedávno publikovaného článku výskumníci používajú strojové učenie na výrobu tlačových materiálov, ktoré sú pevnejšie a odolnejšie.
Nové materiály by mohli mať aplikácie, ktoré siahajú od priemyselnej až po amatérsku 3D tlač, ako sú obaly na mieru pre konkrétnu elektroniku, osobné ochranné prostriedky na mieru alebo dokonca dizajnový nábytok, povedal Keith A. Brown, profesor inžinierstva na Bostonskej univerzite. medzi výskumníkmi vykonávajúcimi štúdiu povedal Lifewire v e-mailovom rozhovore.
„Naším cieľom je naučiť sa 3D tlačiť vysokovýkonné mechanické komponenty,“dodal. „Môžu mať aplikácie, ktoré siahajú od priemyselnej až po amatérsku 3D tlač, ako sú obaly na mieru pre konkrétnu elektroniku, osobné ochranné prostriedky na mieru alebo dokonca dizajnový nábytok.“
Vytlačiť čokoľvek?
V systéme, ktorý Brownov tím vyvinul, algoritmus vykonáva väčšinu procesu objavovania s cieľom nájsť nové tlačové materiály.
„Naším prístupom je spojiť automatizovanú výrobu a testovanie so strojovým učením, aby sme rýchlo a efektívne identifikovali vysokovýkonné komponenty,“povedal Brown. "V podstate máme autonómneho robota, ktorý študuje tieto mechanické systémy pod naším dohľadom."
Ak by ste chceli navrhnúť nové typy batérií s vyššou účinnosťou a nižšími nákladmi, mohli by ste na to použiť systém ako tento.
Človek vyberie niekoľko zložiek, do algoritmu vloží podrobnosti o ich chemickom zložení a definuje mechanické vlastnosti nového materiálu. Algoritmus potom zvýši alebo zníži množstvo týchto zložiek a skontroluje, ako každý vzorec ovplyvňuje vlastnosti materiálu, kým sa nedosiahne ideálna kombinácia.
Výskumníci použili tento systém na vylepšenie nového atramentu pre 3D tlač, ktorý pri vystavení ultrafialovému svetlu stvrdne. Identifikovali šesť chemikálií na použitie vo formuláciách a stanovili cieľ algoritmu odhaliť najvýkonnejší materiál z hľadiska húževnatosti, tuhosti a pevnosti.
Bez AI by bola optimalizácia týchto troch vlastností náročná, pretože môžu fungovať na rôzne účely. Napríklad najpevnejší materiál nemusí byť najpevnejší.
„Prieskum hrubej sily by mohol umožniť prieskum približne 100 materiálov,“povedal Joshua Agar, profesor na Lehigh University, ktorý využíva strojové učenie na objavovanie nových materiálov, pre Lifewire v e-mailovom rozhovore. „AI a automatizované experimenty môžu umožniť vyhľadávanie miliónov vzoriek.“
Ľudský chemik sa zvyčajne snaží maximalizovať jednu vlastnosť naraz, čo vedie k mnohým experimentom a veľkému plytvaniu. Ale AI to dokázala oveľa rýchlejšie ako človek.
„Používanie AI v 3D tlači umožňuje [vykonávať] stovky opakovaní s požadovanými charakteristikami v rovnakom časovom rámci ako chemik vykonáva jedno alebo dve,“Alessio Lorusso, generálny riaditeľ Roboze, spoločnosti, ktorá používa AI na vyvíjať materiály, povedal Lifewire v e-mailovom rozhovore. Nebol zapojený do výskumu MIT. „Je to očividne pozoruhodná technológia, ktorá znižuje čas a náklady.“
Budúcnosť môže byť vytlačená
Proces objavovania tlače materiálov by mohol byť ešte rýchlejší s väčšou automatizáciou, uviedol v tlačovej správe Mike Foshey, profesor MIT a spoluautor článku. Výskumníci miešali a testovali každú vzorku ručne, ale roboty by mohli prevádzkovať dávkovacie a miešacie systémy v budúcich verziách systému.
Nakoniec výskumníci plánujú otestovať proces AI na použitie nad rámec vývoja nových atramentov pre 3D tlač.
„Toto má vo všeobecnosti široké uplatnenie v materiálovej vede,“povedal Foshey. „Napríklad, ak by ste chceli navrhnúť nové typy batérií s vyššou účinnosťou a nižšími nákladmi, mohli by ste na to použiť systém ako tento. Alebo ak by ste chceli optimalizovať lak pre auto, ktoré fungovalo dobre a bolo šetrné k životnému prostrediu., tento systém to dokáže tiež."
Možnosti materiálov poháňaných umelou inteligenciou sú „nekonečné“, keď je algoritmus vyvinutý a stroj má dostatok údajov na to, aby ho začal presne aplikovať, povedal Lorusso.
„Sme presvedčení, že je užitočné nájsť nové materiály, pretože výkony, ktoré dnes dosahujú super polyméry a kompozity, ponúkajú možnosť výroby dielov na konečné použitie,“dodal. „Mohli by nahradiť kovy a vytvoriť model obehového hospodárstva, kde sa surovina naďalej sama regeneruje neustálou recykláciou.“
