AI by mohla dát 3D tiskárnám nové možnosti

Domácí 3D tiskárny by mohly být užitečnější díky pokroku v umělé inteligenci (AI).

Výzkumníci používají strojové učení k výrobě tiskových materiálů, které jsou pevnější a odolnější, podle nedávno zveřejněné zprávy papír.

Nové materiály by mohly mít aplikace v rozsahu od průmyslového až po amatérský 3D tisk, jako je např obaly na míru pro konkrétní elektroniku, osobní ochranné prostředky na míru nebo dokonce návrháře nábytek, Keith A. Hnědý, profesor inženýrství na Bostonské univerzitě, který byl mezi výzkumníky provádějícími studii, řekl Lifewire v e-mailovém rozhovoru.

„Naším cílem je naučit se 3D tisknout vysoce výkonné mechanické součásti,“ dodal. "Tyto mohou mít aplikace, které sahají od průmyslového až po amatérský 3D tisk, jako je balení na míru pro konkrétní elektroniku, osobní ochranné prostředky na míru nebo dokonce návrháře nábytek."

Tisknout něco?

V systému, který Brownův tým vyvinul, provádí většinu procesu objevování algoritmus, aby našel nové tiskové materiály.

„Naším přístupem je kombinovat automatizovanou výrobu a testování se strojovým učením, abychom rychle a efektivně identifikovali vysoce výkonné komponenty,“ řekl Brown. "V podstatě máme autonomního robota, který studuje tyto mechanické systémy pod naším dohledem."

Člověk vybere několik přísad, zadá podrobnosti o jejich chemickém složení do algoritmu a definuje mechanické vlastnosti nového materiálu. Algoritmus pak zvyšuje nebo snižuje množství těchto složek a kontroluje, jak každý vzorec ovlivňuje vlastnosti materiálu, než dojde k ideální kombinaci.

Vědci systém použili ke zlepšení nového 3D tiskového inkoustu, který podle papíru tvrdne, když je vystaven ultrafialovému světlu. Identifikovali šest chemikálií, které mají být použity ve formulacích, a stanovili cíl algoritmu odhalit nejvýkonnější materiál z hlediska houževnatosti, tuhosti a pevnosti.

Bez AI by byla optimalizace těchto tří vlastností složitá, protože mohou fungovat pro různé účely. Například nejpevnější materiál nemusí být nejtužší.

"Průzkum hrubou silou by mohl umožnit průzkum asi 100 materiálů," Joshua Agar, profesor na Lehigh University, který používá strojové učení k objevování nových materiálů, řekl Lifewire v e-mailovém rozhovoru. "AI a automatizované experimenty mohou umožnit prohledávání milionů vzorků."

Lidský chemik by se obvykle snažil maximalizovat jednu vlastnost po druhé, což vedlo k mnoha experimentům a velkému plýtvání. Ale umělá inteligence to dokázala mnohem rychleji než člověk.

„Použití umělé inteligence ve 3D tisku umožňuje [provádět] stovky opakování s požadovanými vlastnostmi ve stejném časovém rámci, jako když chemik provádí jedno nebo dvě,“ Alessio Lorusso, CEO Roboze, společnosti, která používá AI k vývoji materiálů, řekl Lifewire v e-mailovém rozhovoru. Nebyl zapojen do výzkumu MIT. "Je to zjevně pozoruhodná technologie snižující čas a náklady."

Budoucnost může být vytištěna

Proces objevování tiskových materiálů by mohl být ještě rychlejší s větší automatizací, Mike Foshey, profesor MIT a spoluautor článku, uvedl v tiskové zprávě. Výzkumníci míchali a testovali každý vzorek ručně, ale roboti by mohli ovládat dávkovací a míchací systémy v budoucích verzích systému.

Nakonec vědci plánují otestovat proces AI pro použití nad rámec vývoje nových inkoustů pro 3D tisk.

"To má široké uplatnění v materiálové vědě obecně," řekl Foshey. „Pokud byste například chtěli navrhnout nové typy baterií, které by měly vyšší účinnost a nižší náklady, mohli byste k tomu použít systém jako tento. Nebo pokud byste chtěli optimalizovat lak pro auto, které fungovalo dobře a bylo šetrné k životnímu prostředí, tento systém to dokáže také.“

Možnosti materiálů řízených umělou inteligencí jsou „nekonečné“, jakmile je algoritmus vyvinut a stroj má dostatek dat, aby jej začal přesně aplikovat, řekl Lorusso.

"Věříme, že je užitečné najít nové materiály, protože výkony, kterých dnes dosahují superpolymery a kompozity, nabízejí možnost výroby dílů pro konečné použití," dodal. "Mohli by nahradit kovy a vytvořit model cirkulární ekonomiky, kde se surovina nadále sama regeneruje neustálou recyklací."