A IA pode fornecer novas capacidades às impressoras 3D

As impressoras 3D caseiras podem se tornar mais úteis graças aos avanços na inteligência artificial (IA).

Os pesquisadores estão usando o aprendizado de máquina para fazer materiais de impressão cada vez mais resistentes, de acordo com um artigo publicado recentemente papel.

Os novos materiais podem ter aplicações que variam de impressão 3D industrial a amador, como embalagem feita sob medida para eletrônicos específicos, equipamentos de proteção individual personalizados ou mesmo designer mobiliário, Keith A. marrom, um professor de engenharia da Universidade de Boston que estava entre os pesquisadores que conduziram o estudo, disse à Lifewire em uma entrevista por e-mail.

“Nosso objetivo é aprender como imprimir componentes mecânicos de alto desempenho em 3D”, acrescentou. "Eles podem ter aplicações que vão desde a impressão 3D industrial até a impressão 3D, como embalagens adaptado para eletrônicos específicos, equipamento de proteção individual personalizado ou mesmo designer mobiliário."

Imprimir alguma coisa?

No sistema que a equipe de Brown desenvolveu, um algoritmo executa a maior parte do processo de descoberta para encontrar novos materiais de impressão.

"Nossa abordagem é combinar manufatura e testes automatizados com aprendizado de máquina para identificar de forma rápida e eficiente os componentes de alto desempenho", disse Brown. "Em essência, temos um robô autônomo que está estudando esses sistemas mecânicos sob nossa supervisão."

Um humano seleciona alguns ingredientes, insere detalhes sobre suas composições químicas no algoritmo e define as propriedades mecânicas do novo material. O algoritmo então aumenta ou diminui as quantidades desses componentes e verifica como cada fórmula afeta as propriedades do material antes de chegar à combinação ideal.

Os pesquisadores usaram o sistema para aprimorar uma nova tinta de impressão 3D que endurece quando exposta à luz ultravioleta, de acordo com o jornal. Eles identificaram seis produtos químicos para usar nas formulações e estabeleceram o objetivo do algoritmo de descobrir o material de melhor desempenho em termos de tenacidade, rigidez e resistência.

Sem a IA, otimizar essas três propriedades seria complicado, porque elas podem funcionar de forma cruzada. Por exemplo, o material mais forte pode não ser o mais rígido.

"A exploração de força bruta pode permitir a exploração de cerca de 100 materiais", Joshua Agar, um professor da Lehigh University que usa aprendizado de máquina para descobrir novos materiais, disse à Lifewire em uma entrevista por e-mail. "IA e experimentos automatizados podem permitir que milhões de amostras sejam pesquisadas."

Um químico humano normalmente tentaria maximizar uma propriedade de cada vez, resultando em muitos experimentos e muito desperdício. Mas a IA foi capaz de fazer isso muito mais rápido do que um humano.

"Usar IA na impressão 3D permite [realizar] centenas de repetições com as características desejadas no mesmo período de tempo de um químico realizando uma ou duas", Alessio Lorusso, CEO da Roboze, uma empresa que usa IA para desenvolver materiais, disse à Lifewire em uma entrevista por e-mail. Ele não estava envolvido na pesquisa do MIT. "Esta é obviamente uma tecnologia notável de redução de tempo e custos."

O futuro pode ser impresso

O processo de descoberta de materiais de impressão pode ser ainda mais rápido com mais automação, Mike Foshey, um professor do MIT e co-autor principal do jornal, disse em um comunicado à imprensa. Os pesquisadores misturaram e testaram cada amostra manualmente, mas os robôs poderiam operar os sistemas de dosagem e mistura em versões futuras do sistema.

Eventualmente, os pesquisadores planejam testar o processo de IA para usos além do desenvolvimento de novas tintas de impressão 3D.

"Isso tem amplas aplicações na ciência dos materiais em geral", disse Foshey. "Por exemplo, se você quisesse projetar novos tipos de baterias com maior eficiência e menor custo, poderia usar um sistema como este para fazer isso. Ou, se você quiser otimizar a pintura de um carro que tenha um bom desempenho e seja ecologicamente correto, este sistema também pode fazer isso. "

As possibilidades de materiais baseados em IA são "infinitas", uma vez que o algoritmo é desenvolvido e a máquina tem dados suficientes para começar a aplicá-lo com precisão, disse Lorusso.

“Acreditamos que seja útil encontrar novos materiais porque os desempenhos alcançados hoje pelos superpolímeros e compósitos oferecem a possibilidade de produzir peças de uso final”, acrescentou. "Eles poderiam substituir os metais e criar um modelo de economia circular, onde a matéria-prima continua a se regenerar por meio da reciclagem constante."