ASU 研究人員利用AI實(shí)現(xiàn)316L螺旋槳智能化3D打印,可實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)微結(jié)構(gòu)形成
時(shí)間:2025-06-16 09:11 來(lái)源:南極熊 作者:admin 閱讀:次
2025年6月15日,來(lái)自亞利桑那州立大學(xué) (ASU)正在開(kāi)發(fā)新的人工智能,以使 3D 打印不銹鋼的過(guò)程更快、更可靠。

ASU計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)教授AviralShrivastava和工業(yè)工程學(xué)助理教授Ashif Iquebal獲得了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)“CompAM:實(shí)現(xiàn)計(jì)算增材制造”項(xiàng)目的資助,該項(xiàng)目利用人工智能預(yù)測(cè)材料在制造過(guò)程中的形成方式,使金屬 3D 打印更快、更可靠。在項(xiàng)目演示階段,研究團(tuán)隊(duì)將使用常見(jiàn)的工業(yè)級(jí)金屬合金316L不銹鋼3D打印一個(gè)五軸金屬海軍螺旋槳。目標(biāo)是精確控制打印過(guò)程,將金屬顆粒尺寸控制在1微米以下——大約相當(dāng)于一根蜘蛛絲的寬度——從而顯著提升材料的性能。
為什么是螺旋槳?因?yàn)樗w積龐大,幾何形狀復(fù)雜,對(duì)精度要求高——這種部件正是當(dāng)前金屬增材制造技術(shù)突破極限的體現(xiàn)。

從鍛造廠到艦隊(duì)
增材制造技術(shù)應(yīng)用面臨的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是,材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(稱為微觀結(jié)構(gòu))會(huì)根據(jù)部件的打印方式而發(fā)生變化。打印過(guò)程中,熱量或時(shí)間的細(xì)微變化都可能極大地改變材料的性能。Shrivastava說(shuō):“當(dāng)我們進(jìn)行金屬打印時(shí),金屬的質(zhì)量實(shí)際上取決于冷卻曲線。我們希望控制冷卻,以便達(dá)到所需的性能。”他從傳統(tǒng)鍛造工藝的角度解釋了這個(gè)問(wèn)題。傳統(tǒng)上,鐵匠使用不同形式的淬火工藝來(lái)冷卻金屬。將白熱的金屬浸入水中可以快速冷卻,從而制成堅(jiān)硬的工具,例如劍或刀。而砂淬火則使金屬隨著時(shí)間的推移冷卻得更慢,從而形成更具延展性的材料。
由于海軍螺旋槳等部件具有嚴(yán)格的性能和工程標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)業(yè)界想要3D打印此類部件時(shí),專家必須運(yùn)行復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模擬,以確定打印和冷卻速度等因素將如何影響整個(gè)過(guò)程。或者,他們必須依靠反復(fù)試驗(yàn)。
為了避免反復(fù)試驗(yàn)帶來(lái)的浪費(fèi)和不確定性,亞利桑那州立大學(xué)的研究人員正在尋求更高效的模擬方法。傳統(tǒng)的模擬方法可能既緩慢又昂貴。使用目前的方法,僅對(duì)一組海軍螺旋槳的打印參數(shù)進(jìn)行模擬,就需要使用一臺(tái)擁有 1000 個(gè)核心的超級(jí)計(jì)算機(jī)耗時(shí)超過(guò) 60 天。
Shrivastava 和Iqubal 的團(tuán)隊(duì)想要改變這一切。他們正在構(gòu)建一個(gè)基于物理、人工智能的系統(tǒng),可以預(yù)測(cè)金屬在打印過(guò)程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種更智能的方法,讓人工智能無(wú)需海量數(shù)據(jù)或復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算就能學(xué)習(xí)和應(yīng)用物理概念。系統(tǒng)會(huì)邊學(xué)習(xí)邊運(yùn)行,識(shí)別出需要重點(diǎn)關(guān)注的重要數(shù)據(jù)點(diǎn)。Shrivastava 說(shuō):“對(duì)于許多過(guò)程,實(shí)際上已經(jīng)有很多研究。物理學(xué)只是現(xiàn)實(shí)世界中遵循的一套規(guī)則。我們正在做的是,將這些方程式與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)相結(jié)合,使系統(tǒng)學(xué)習(xí)得更好、更快。”
新系統(tǒng)還可以通過(guò)定義材料中需要比其他區(qū)域更詳細(xì)關(guān)注的區(qū)域來(lái)節(jié)省時(shí)間,跳過(guò)打印過(guò)程中不會(huì)發(fā)生太大變化的部分。

甲板上的工業(yè)工程
項(xiàng)目以伊克巴爾在智能制造領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)。Iquebal表示,確保這項(xiàng)工作具有明確的工業(yè)應(yīng)用至關(guān)重要。他說(shuō)道:“這項(xiàng)工作的真正價(jià)值在于它能夠?qū)⒀芯颗c產(chǎn)業(yè)需求聯(lián)系起來(lái)。在航空航天、國(guó)防和能源等行業(yè),金屬部件的性能至關(guān)重要。通過(guò)為制造商提供更快、更精準(zhǔn)的工具來(lái)預(yù)測(cè)和控制材料特性,我們正在開(kāi)啟精密制造的新時(shí)代,并減少那些往往會(huì)阻礙創(chuàng)新的、代價(jià)高昂的猜測(cè)。”
Iquebal 和團(tuán)隊(duì)將利用亞利桑那州立大學(xué)創(chuàng)新中心新購(gòu)置的一臺(tái)配備六軸機(jī)械臂和激光器的高科技 3D 打印機(jī),用不銹鋼打造一個(gè)大型海軍螺旋槳,并將預(yù)測(cè)的微觀結(jié)構(gòu)與部件內(nèi)部實(shí)際形成的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。之后,他們將通過(guò)與傳統(tǒng)模擬結(jié)果和實(shí)際打印的螺旋槳進(jìn)行比較,來(lái)測(cè)試新技術(shù)的準(zhǔn)確性。Iquebal 和團(tuán)隊(duì)假設(shè),制造商將能夠微調(diào) 3D 打印流程,以更少的試驗(yàn)獲得所需的精確屬性。這些軟件和工具將免費(fèi)開(kāi)放,幫助其他領(lǐng)域的研究人員加快自己的模擬速度。
Shrivastava 表示,研究團(tuán)隊(duì)還將把這項(xiàng)工作納入研究生計(jì)算機(jī)科學(xué)課程,并針對(duì)K-12 學(xué)生開(kāi)展外展活動(dòng)。計(jì)算機(jī)與增強(qiáng)智能學(xué)院院長(zhǎng)Ross Maciejewski表示,這項(xiàng)工作展示了學(xué)院內(nèi)工業(yè)工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要交匯點(diǎn)。
最后,Maciejewski說(shuō)道“這個(gè)項(xiàng)目正是我們所追求的——與產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)的創(chuàng)新。通過(guò)將人工智能與材料科學(xué)相結(jié)合,我們的教職員工正在為先進(jìn)制造業(yè)開(kāi)辟一條新的道路。這展現(xiàn)了我們的研究如何推動(dòng)工程學(xué)的未來(lái)發(fā)展。”
(責(zé)任編輯:admin)
相關(guān)內(nèi)容
Stratasys起訴拓竹3D打印
ASU 研究人員利用AI實(shí)現(xiàn)31
將人工智能與3D打印結(jié)合的
機(jī)器學(xué)習(xí)輔助高細(xì)胞密度生
Deepseek唱反調(diào)?高關(guān)稅可
硬剛特朗普關(guān)稅,中國(guó)這家
- ·Stratasys起訴拓竹3D打印機(jī)專利侵權(quán)案
- ·ASU 研究人員利用AI實(shí)現(xiàn)316L螺旋槳智能
- ·將人工智能與3D打印結(jié)合的10個(gè)理由
- ·機(jī)器學(xué)習(xí)輔助高細(xì)胞密度生物打印硬度預(yù)
- ·Deepseek唱反調(diào)?高關(guān)稅可能導(dǎo)致3D打印
- ·硬剛特朗普關(guān)稅,中國(guó)這家公司用AI和3D
- ·人工智能驅(qū)動(dòng)的3D建模平臺(tái) Tripo AI 推
- ·蘋(píng)果醫(yī)療帝國(guó)啟航:據(jù)稱AI醫(yī)生+健康教
最新內(nèi)容
- ·Stratasys起訴拓竹3D打印機(jī)專利侵權(quán)案
- ·ASU 研究人員利用AI實(shí)現(xiàn)316L螺旋槳智能
- ·將人工智能與3D打印結(jié)合的10個(gè)理由
- ·機(jī)器學(xué)習(xí)輔助高細(xì)胞密度生物打印硬度預(yù)
- ·Deepseek唱反調(diào)?高關(guān)稅可能導(dǎo)致3D打印
- ·硬剛特朗普關(guān)稅,中國(guó)這家公司用AI和3D
- ·人工智能驅(qū)動(dòng)的3D建模平臺(tái) Tripo AI 推
- ·蘋(píng)果醫(yī)療帝國(guó)啟航:據(jù)稱AI醫(yī)生+健康教
- ·DeepSeek V3小版本大升級(jí):推理、前端
- ·中國(guó)AI大模型APP月活TOP10出爐:DeepSe
推薦內(nèi)容
熱點(diǎn)內(nèi)容
- ·國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局?jǐn)M規(guī)定人工智能系統(tǒng)不能
- ·玉露生寒指的是什么生肖,詞語(yǔ)精選解義
- ·人工智能時(shí)代,專家建議每家企業(yè)都要設(shè)
- ·「院士專家面對(duì)面」朱軍:人工智能技術(shù)
- ·國(guó)家信息中心發(fā)布《人工智能行業(yè)應(yīng)用建
- ·聯(lián)合國(guó)人工智能之友小組正式成立 中方
- ·徐匯區(qū)啟動(dòng)人工智能教育試驗(yàn)區(qū)三年行動(dòng)
- ·教育部部署加強(qiáng)中小學(xué)人工智能教育,機(jī)
- ·特朗普官宣人工智能和加密貨幣事務(wù)負(fù)責(zé)
- ·全國(guó)集成電路標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)人工智能