通过机器学习使3D打印更智能

 
3D打印通常被誉为制造业的未来。它使我们可以直接从计算机生成的设计中构建对象，这意味着行业可以在内部制造定制产品，而无需外包零件。但是3-D打印具有很高的误差，例如形状变形。每个打印机都不相同，并且打印的材料可能会以意想不到的方式收缩和扩展。制造商通常需要尝试多次打印，然后才能正确进行打印。
无法使用的打印作业会怎样?必须将它们丢弃，给工业带来巨大的环境和财务成本。
南加州大学维特比工程学院的一组研究人员正在使用一组新的机器学习算法和一个称为PrintFixer的软件工具来解决此问题，以将3-D打印精度提高50%或更多，从而使该过程更加经济且经济。可持续的。
这项工作最近发表在IEEE自动化科学与工程学报上，描述了一种称为“ 3-D打印卷积建模”的过程。它是研究团队发表的15篇期刊文章之一，涵盖了3D打印的机器学习。
该团队由工业和系统工程，化学工程和材料科学副教授黄强带领，并拥有博士学位。学生Yuanxiang Wang，Nathan Decker，Mingdong Lyu，Linzhi Lin和Christopher Henson到目前为止已获得140万美元的资助，其中包括最近获得的NSF 350,000美元的资助。他们的目标是开发一种AI模型，该模型可以准确预测所有类型的3D打印的形状偏差，并使3D打印更智能。
Huang说：“到目前为止，我们已经证明，在印刷示例中，精度可以提高约50%或更高。” “如果我们生产的3D对象与训练案例相似，则整体精度可提高90%。”
Huang说：“出于各种原因，实际上可能需要工业八次迭代构建才能使一个零件正确无误，而这是针对金属的，因此非常昂贵。”
每个3D打印对象都会导致与设计略有偏差，这是由于打印时打印材料的膨胀或收缩，还是由于打印机的行为。
PrintFixer使用从过去的3D打印作业中收集的数据来训练其AI，以预测形状失真的发生位置，以便在出现打印错误之前进行修复。
黄说，研究团队的目标是创建一个模型，该模型使用最少的3D打印源数据来产生准确的结果。
Huang说：“从选定的五个对象到八个对象，我们可以学习很多有用的信息。” “我们可以利用少量数据对各种对象进行预测。”
该团队对模型进行了训练，使其能够在各种应用和材料上以相同的精度工作—从用于航空航天业的金属到用于商业用途的热塑料。研究人员还与澳大利亚的牙科诊所合作，以3D打印牙科模型。
“因此，就像人类学会打棒球一样，您将更快地学习垒球或其他相关运动。”带领该小组软件开发工作的Decker说。 “以同样的方式，我们的AI几次见过就可以更快地学习。”
德克尔说：“因此，您可以查看它，并查看在哪里会出现超出公差范围的区域，以及是否要打印它。”
他说，用户可以选择使用其他更高质量的打印机进行打印，并使用该软件预测是否可以提供更好的结果。
“但是，如果您不想更换打印机，我们还将软件包中集成了功能，从而使用户可以补偿错误并更改对象的形状，以减少太小的零件并增加其尺寸，而减少太大的零件。” “然后，当他们打印时，他们应该第一次以正确的尺寸打印。”
该团队的目标是使该软件工具可供所有人使用，从大型商业制造商到3D打印爱好者。来自世界各地的用户也将能够通过共享数据库中的打印输出数据来改善软件AI。
“假设我正在使用使用PLA(3-D打印中使用的生物塑料)的MakerBot 3-D打印机，可以将其放入数据库中，并且使用相同模型和材料的人可以获取我的数据并从中学习”，德克尔说。
他说：“一旦世界各地的人们都在使用它，那么突然之间，您将有机会利用大量数据，这确实是一个不可思议的机会，这可能是非常强大的事情。”