據(jù)約翰斯·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室（APL）稱，人工智能正在革新金屬3D打印領(lǐng)域，通過優(yōu)化高性能鈦合金部件的生產(chǎn)流程，提升其性能。APL與約翰斯·霍普金斯大學(xué)懷廷工程學(xué)院的研究人員開發(fā)出人工智能驅(qū)動的方法，加速制造Ti-6Al-4V——一種以強(qiáng)度和輕質(zhì)著稱的廣泛使用的鈦合金。

“國家迫切需要加快制造進(jìn)程，以滿足當(dāng)前和未來沖突的需求，” APL極端與多功能材料科學(xué)項目負(fù)責(zé)人摩根·特雷克斯勒表示?！霸贏PL，我們正在推進(jìn)激光基增材制造領(lǐng)域的研究，以快速開發(fā)出適用于任務(wù)的材料。”

他們的研究發(fā)表在《增材制造》雜志上，重點在于激光粉末床熔融技術(shù)。人工智能驅(qū)動的模型識別出比以往認(rèn)為可行的更廣泛的工藝參數(shù)范圍——這使得在保持甚至提升材料性能的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)更快的生產(chǎn)速度。

“多年來，我們一直認(rèn)為某些工藝參數(shù)對所有材料來說都是‘禁區(qū)’，因為它們會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不佳，” APL高級材料科學(xué)家布蘭登·克魯姆表示?！暗ㄟ^使用人工智能探索所有可能性，我們發(fā)現(xiàn)了新的工藝區(qū)域，這些區(qū)域允許更快的打印速度，同時保持甚至提升材料的強(qiáng)度和延展性?！?/p>

這一突破可能會對依賴高性能鈦部件的行業(yè)產(chǎn)生重大影響，如航空航天、造船和醫(yī)療設(shè)備行業(yè)。由包括薩姆納特·戈什在內(nèi)的研究人員開發(fā)的人工智能驅(qū)動的模擬，也有助于預(yù)測3D打印材料在極端環(huán)境下的性能。這與美國宇航局空間技術(shù)研究機(jī)構(gòu)（STRIs）加速材料鑒定和認(rèn)證以用于太空應(yīng)用的努力相契合。

2021年，該團(tuán)隊研究了3D打印中的缺陷控制，并開發(fā)了一個快速材料優(yōu)化框架，這導(dǎo)致了2020年的一項專利。利用機(jī)器學(xué)習(xí)，研究人員在虛擬環(huán)境中探索了數(shù)千種工藝配置——減少了對傳統(tǒng)試錯方法的依賴。

通過采用貝葉斯優(yōu)化，人工智能迅速識別出之前被忽略的最優(yōu)設(shè)置，從而能夠生產(chǎn)出更強(qiáng)、更密集的鈦部件。“這不僅僅是關(guān)于更快地制造部件，” 克魯姆表示?！叭斯ぶ悄苷趲椭覀兲剿魑覀冏约翰粫紤]的工藝區(qū)域。”

未來的工作旨在擴(kuò)展人工智能的能力，結(jié)合實時原位監(jiān)測，在打印過程中調(diào)整制造條件?！拔覀冊O(shè)想一種范式轉(zhuǎn)變，未來的增材制造系統(tǒng)可以在打印過程中進(jìn)行調(diào)整，以確保完美質(zhì)量，” APL制造技術(shù)首席科學(xué)家史蒂夫·斯托克表示。