Forscher der University of Southern California entwickeln KI für bessere 3D-Drucke
3D-Druck wird oft als die Zukunft der Fertigung angepriesen. Es ermöglicht uns, Objekte direkt aus computergenerierten Designs zu erstellen, was bedeutet, dass die Industrie kundenspezifische Produkte im eigenen Haus herstellen kann, ohne Teile auszulagern. 3D-Druck weist jedoch einen hohen Fehlergrad auf, z. B. Formverzerrungen. Jeder Drucker ist anders und das Druckmaterial kann auf unerwartete Weise schrumpfen und expandieren. Hersteller müssen häufig viele Iterationen eines Drucks ausprobieren, bevor sie es richtig machen.
Was passiert mit den unbrauchbaren Druckaufträgen? Sie müssen verworfen werden, was der Industrie erhebliche ökologische und finanzielle Kosten verursacht.
Ein Forscherteam der Daniel J. Epstein-Abteilung für Industrie- und Systemtechnik befasst sich mit diesem Problem mit einem neuen Satz maschineller Lernalgorithmen und einem Software-Tool namens PrintFixer, um die 3D-Druckgenauigkeit um 50 Prozent oder mehr zu verbessern Der Prozess ist weitaus wirtschaftlicher und nachhaltiger.
Die kürzlich in IEEE Transactions on Automation Science and Engineering veröffentlichte Arbeit beschreibt einen Prozess namens „Faltungsmodellierung des 3D-Drucks".
Das Team unter der Leitung von Qiang Huang, außerordentlicher Professor für Industrie- und Systemtechnik, Chemieingenieurwesen und Materialwissenschaften hat sich das Ziel gesetzt, ein KI-Modell zu entwickeln, das Formabweichungen für alle Arten des 3D-Drucks genau vorhersagt und den 3D-Druck intelligenter macht.
„Was wir bisher gezeigt haben, ist, dass sich die Genauigkeit in gedruckten Beispielen um 50 Prozent oder mehr verbessern kann", sagte Huang. „In Fällen, in denen wir ein 3D-Objekt ähnlich den Trainingsfällen produzieren, kann die Verbesserung der Gesamtgenauigkeit bis zu 90 Prozent betragen."
PrintFixer verwendet Daten, die aus früheren 3D-Druckaufträgen stammen, um seine KI zu trainieren, um vorherzusagen, wo die Formverzerrung auftreten wird, um Druckfehler zu beheben, bevor sie auftreten.
Das Team hat das Modell so trainiert, dass es für eine Vielzahl von Anwendungen und Materialien mit der gleichen Genauigkeit arbeitet - von Metallen für die Luft- und Raumfahrt bis hin zu thermischen Kunststoffen für den kommerziellen Einsatz. Die Forscher arbeiten auch mit einer Zahnklinik in Australien am 3D-Druck von Zahnmodellen.
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Ein Screenshot von PrintFixer zeigt die vorhergesagten Abweichungen in einer gedruckten Form, wobei erweiterte Bereiche rot hervorgehoben und kleinere Bereiche blau markiert sind.
Bild: usc.edu