Klíčové poznatky
- Vaše 3D tiskárna by mohla být nakonec schopna produkovat pevnější materiály díky pokroku ve výzkumu podporovaném umělou inteligencí.
- Výzkumníci MIT vyvinuli algoritmus, který provádí většinu procesu objevování materiálu.
- Tým použil systém k vylepšení nového 3D tiskového inkoustu, který tvrdne při vystavení ultrafialovému světlu.
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 publikovaného článku.
Nové materiály by mohly mít aplikace od průmyslového až po amatérský 3D tisk, jako jsou obaly na míru pro konkrétní elektroniku, osobní ochranné prostředky na míru nebo dokonce designový nábytek, řekl Keith A. Brown, profesor inženýrství na Bostonské univerzitě. mezi výzkumníky provádějícími studii, řekl Lifewire v e-mailovém rozhovoru.
„Naším cílem je naučit se 3D tisknout vysoce výkonné mechanické součásti,“dodal. „Můžou mít aplikace od průmyslového až po amatérský 3D tisk, jako jsou obaly na míru pro konkrétní elektroniku, osobní ochranné prostředky na míru nebo dokonce designový nábytek.“
Vytisknout cokoliv?
V systému, který Brownův tým vyvinul, provádí většinu procesu objevování algoritmus při hledání nových tiskových materiálů.
„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."
Pokud byste chtěli navrhnout nové typy baterií s vyšší účinností a nižšími náklady, mohli byste k tomu použít systém jako tento.
Člověk vybere několik přísad, vloží podrobnosti o jejich chemickém složení do algoritmu a definuje mechanické vlastnosti nového materiálu. Algoritmus poté zvýší nebo sníží množství těchto složek a zkontroluje, jak každý vzorec ovlivňuje vlastnosti materiálu, než dojde k ideální kombinaci.
Výzkumníci použili tento systém ke zlepšení nového 3D tiskového inkoustu, který podle listu tvrdne, když je vystaven ultrafialovému světlu. Identifikovali šest chemikálií, které se mají použít 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 prozkoumání asi 100 materiálů,“řekl Lifewire v e-mailovém rozhovoru Joshua Agar, profesor na Lehigh University, který používá strojové učení k objevování nových materiálů. „Umělá inteligence a automatizované experimenty mohou umožnit prohledávání milionů vzorků.“
Lidský chemik se obvykle snaží maximalizovat jednu vlastnost po druhé, což vede k mnoha experimentům a spoustě odpadu. 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, kdy chemik provádí jedno nebo dvě,“Alessio Lorusso, generální ředitel společnosti Roboze, která používá umělou inteligenci k vyvíjet materiály, 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, řekl v tiskové zprávě Mike Foshey, profesor MIT a spoluautor článku. Výzkumníci míchali a testovali každý vzorek ručně, ale roboti by v budoucích verzích systému mohli ovládat dávkovací a míchací systémy.
Nakonec vědci plánují otestovat proces umělé inteligence pro použití nad rámec vývoje nových inkoustů pro 3D tisk.
„To má široké uplatnění v celé vědě o materiálech obecně,“řekl Foshey. "Například, pokud chcete navrhnout nové typy baterií s vyšší účinností a nižšími náklady, můžete k tomu použít systém jako tento. Nebo pokud chcete optimalizovat lak pro vůz, který funguje dobře a je šetrný k životnímu prostředí.", tento systém by to také uměl."
Možnosti pro materiály řízené umělou inteligencí jsou „nekonečné“, jakmile je algoritmus vyvinut a stroj má dostatek dat, aby jej mohl začít přesně aplikovat, řekl Lorusso.
„Věříme, že je užitečné nacházet 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 oběhového hospodářství, kde se surovina nadále sama regeneruje neustálou recyklací.“
