黑科技結(jié)合有多霸氣？GE將AI運(yùn)用到金屬3D打印中

眾所周知GE押寶3D打印，并將這種先進(jìn)制造技術(shù)運(yùn)用到對(duì)零件制造要求非常嚴(yán)苛的航空航天領(lǐng)域。能夠滿足嚴(yán)格的尺寸公差已經(jīng)使得3D打印技術(shù)成為GE重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域，去年對(duì)Concept Laser和Arcam的收購就證明了這一點(diǎn)。雖然具備美好前景，金屬3D打印也面臨著一系列的挑戰(zhàn)，如果在3D打印過程中發(fā)生了質(zhì)量缺陷，那將有可能導(dǎo)致整個(gè)零件被廢棄，這將是嚴(yán)重的浪費(fèi)。

為了更加一致的質(zhì)量穩(wěn)定性，GE將人工智能技術(shù)運(yùn)用到3D打印過程中來。

根據(jù)GE全球研究院高級(jí)首席工程師兼增材制造技術(shù)平臺(tái)負(fù)責(zé)人Joe Vinciquerra，GE最近正在努力通過提高人工智能的方法來提高機(jī)器和材料的性能。在GE的增材制造材料實(shí)驗(yàn)室，機(jī)器學(xué)習(xí)正在發(fā)揮作用。通過人工智能，研究團(tuán)隊(duì)致力于提高增材制造的工藝和質(zhì)量，以生產(chǎn)更好的零件，減少質(zhì)量問題。

人工智能允許在加工過程中檢測(cè)任何會(huì)影響到質(zhì)量的因素，使得操作人員能夠確保進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而減少質(zhì)量缺陷的發(fā)生，避免材料的浪費(fèi)。最終目標(biāo)是獲得完美的100％的質(zhì)量控制結(jié)果。沒有浪費(fèi)的材料和沒有失敗的3D打印，這往往是一個(gè)遙不可及的夢(mèng)想。然而，通過機(jī)器學(xué)習(xí)，一個(gè)更智能的系統(tǒng)正在逼近目標(biāo)，并且通過數(shù)字雙胞胎，創(chuàng)建一個(gè)模擬的仿真模型，使得加工過程更加可預(yù)測(cè)。

GE所提出的100％的質(zhì)量控制結(jié)果的目的是讓3D金屬打印設(shè)備成為自己的質(zhì)量檢查員。GE希望在零部件制造過程的每一層都能夠?qū)崿F(xiàn)100％的可見性，并隨著時(shí)間的推移對(duì)機(jī)器進(jìn)行培訓(xùn)，以識(shí)別3D打印過程中的任何問題。這就是通用電氣數(shù)字雙胞胎的作用。

通用電氣的數(shù)字雙胞胎在物理和數(shù)字世界之間搭建起一座橋梁，可以隨著時(shí)間的推移了解每一個(gè)獨(dú)特的資產(chǎn)。它們將來自傳感器和設(shè)備的數(shù)據(jù)與分析、模型和材料科學(xué)相結(jié)合，進(jìn)而不斷改進(jìn)工業(yè)部件和資產(chǎn)，甚至整個(gè)流程和工廠的數(shù)字模型。

這就像人的學(xué)習(xí)模式，從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，也可以變得更聰明。如果他們觀察到一部分構(gòu)造出現(xiàn)了類似于之前已經(jīng)看到的錯(cuò)誤情況，則該設(shè)備可以將其標(biāo)記為供操作員響應(yīng)的指示狀態(tài)。操作員可以通過停止構(gòu)建或者通過動(dòng)態(tài)調(diào)整來糾正并繼續(xù)進(jìn)行加工過程。當(dāng)然，更進(jìn)一步的情況是，3D打印設(shè)備在沒有操作員介入的情況下，自行完成這些修正。

機(jī)器學(xué)習(xí)與物理建模相結(jié)合，不僅可幫助企業(yè)了解產(chǎn)品過去的性能表現(xiàn)，同時(shí)還能預(yù)測(cè)未來�，F(xiàn)在，GE工程師能夠通過數(shù)字雙胞胎非常詳細(xì)地研究和測(cè)試復(fù)雜物理現(xiàn)象，而這種細(xì)節(jié)水平通過物理測(cè)試方法難以企及。智能檢測(cè)過程中的零件構(gòu)建數(shù)據(jù)被反饋給數(shù)字雙胞胎，通過不斷地將這些數(shù)據(jù)與GE專有的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行對(duì)比，就可以發(fā)現(xiàn)加工中的偏差情況。

由此，金屬3D打印設(shè)備可以作為自己的檢查員，工業(yè)3D打印還可以整合人工智能和一定程度的自動(dòng)化，從而進(jìn)一步推動(dòng)3D打印設(shè)備進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化，更深入地進(jìn)入到最終生產(chǎn)用途的零件制造過程中。在生產(chǎn)所需要的更高速的構(gòu)建率情況下，人工智能使得3D打印設(shè)備實(shí)現(xiàn)自我監(jiān)測(cè)，并最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的自我糾正/補(bǔ)償，從而提高質(zhì)量控制水平。

像許多其他制造工藝一樣，3D打印構(gòu)建的每個(gè)零件都有自己的數(shù)據(jù)信息流。想像一下，一臺(tái)3D打印設(shè)備每年要負(fù)責(zé)生產(chǎn)幾十到幾百個(gè)零件，那么每個(gè)零件都代表一個(gè)學(xué)習(xí)過程的機(jī)會(huì)，即使零件都是一樣的。這就是人工智能發(fā)揮價(jià)值的地方，通過捕捉那些關(guān)鍵的學(xué)習(xí)點(diǎn)，并利用各自的學(xué)習(xí)過程來不斷改進(jìn)制造工藝的整體水平。

那么人工智能需要多少次的構(gòu)建才能夠“充分地了解增材制造的過程，從而在過程檢查中產(chǎn)生有效的作用？這取決于加工的具體內(nèi)容以及試圖采取行動(dòng)的程度。 當(dāng)你僅僅需要預(yù)測(cè)材料的良好性包括批量孔隙度的控制，這可能需要少量的機(jī)器學(xué)習(xí)過程就可以達(dá)到。

針對(duì)Concept Laser的金屬增材制造設(shè)備，GE還定制了一個(gè)測(cè)試平臺(tái)來模擬Concept Laser機(jī)器中如何構(gòu)建零件。一旦完成虛擬測(cè)試，團(tuán)隊(duì)再轉(zhuǎn)向在實(shí)際機(jī)器上測(cè)試。

來源：3D科學(xué)谷
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希望所有打印機(jī)可以聯(lián)網(wǎng)（正當(dāng)學(xué)術(shù)用途），將大家的功能和工藝設(shè)計(jì)集合起來，這個(gè)大數(shù)據(jù)將對(duì)未來制造產(chǎn)生質(zhì)變影響。