作品有点长,本事细节有点庞大,一句线次迭代,十组尝试就找到了一种参数,一种能让钛合金3D打印同时到达高强度和高延展(1190 MPa的抗拉强度和16.5%的延长率)的参数。
正在金属3D打印规模,同时得回高强度和高延展性,就像是要同时具有鱼和熊掌,恒久往后被以为是不行够的。

即日,《天然·通信》杂志公布了一项探讨,来自韩国浦项科技大学(POSTECH)与韩国科学本事院(KAIST)的探讨团队开采了一种名为帕累托主动进修的AI形式,高明地将人为智能与金属3D打印本事连系,凯旋处理了Ti-6Al-4V钛合金的强度、延展性二选一逆境。
这项探讨不单杀青了钛合金职能的双重晋升,最终缔造出的钛合金同时具备1190 MPa的抗拉强度和16.5%的延展性,这一职能组合远超古板形式造备的同类原料。
AM易道将领悟这项前沿探讨,考虑AI奈何蜕化3D打印的异日,以及这种更始形式对工业行使的影响。
让我假设一个场景,假使你需求调治一台庞大呆板的10个旋钮,每个旋钮有10个能够的身分,找到最佳组合就需求测试10的10次方(100亿)种能够。
探讨职员常常只可通过屡屡试验区此表参数成立,打印样品,测试职能,然后凭据结果调治参数,再次试验。
他们开采的帕累托主动进修框架是一个灵巧的帮手,不单能从过去的尝试中进修,还能主动倡导下一步该当试验哪种参数组合最有价格。


然后运转AI优化轮回(图1b显示了每次迭代奈何改革职能,黄线是职能范围,红点是新得回的样品职能);


探讨团队开始从已公布的探讨中汇集了119组区别参数组合及其对应的钛合金职能数据,行动AI进修的本原。
接着,他们操纵一种出格的AI模子(高斯进程回归器),这种模子不单能预测某组参数能够出现的职能,还能揣度这个预测的牢靠水平。
基于这些预测,AI编造操纵一种智能选拔政策,正在每次迭代中举荐最有潜力的两组参数举行实质测试。
这种形式高明地平均了试验未知的新组和欺骗已知的好组合两种政策,大大降低了找到最佳参数的效力。

图2a揭示了激光功率、热管造温度和时辰等参数奈何影响原料的强度(粉色线)和延展性(蓝色线)。


图4a-4e精确纪录了每次迭代的进程和结果,黄色菱形是AI预测的职能,血色三角形是实质测得的职能。
第一次迭代(图4a)就博得了明显冲破:正在仍旧强度约1060 MPa的条款下,延展性从14%降低到18.3%;
第二次迭代(图4b)正在强度约1200 MPa条款下降低了延展性,第三次迭代(图4c)带来更大冲破。
到第四次迭代(图4d),改革起头放缓,第五次迭代(图4e)未能进一步晋升职能,剖明正在现时参数空间能够已到达最优状况。
最终结果如图4f所示,将本探讨得回的钛合金职能(血色圆点)与之前探讨的数据(橙色方块、蓝色三角形和绿色五边形)举行比较。

明确可见,通过AI形式优化的样品职能明明优于以往的探讨效率,独特是正在强度和延展性的平均方面。
为了融会AI优化的参数组合为何能同时降低强度和延展性,探讨团队对造备的样品举行了精确的微观构造阐述,反省原料内部渺幼构造的特性,如图6和图7所示。

图6a1-d1是原料内部板条状构造的彩色图像,显示全部样品都有针状构造,但厚度区别:1-1样品的板条最厚(约2.62微米),而2-1样品的板条最薄(约0.71微米)。
慢扫描速率和高激光功率(如1-1样品操纵的参数)会导致原料冷却较慢,给板条孕育供给更多时辰,造成较厚的板条,因而强度较低。

图7a1-d1和a2-d2揭示了影响原料延展性的环节参数:施密特因子(大略融会为原料内部变形的难易水平)的漫衍。
探讨发明,1-1样品正在易于变形的区域(施密特因子0.4-0.5)比例最高(54.80%),而2-1样品正在这一区域的比例最低(27.26%)。

这些精确阐述不单验证了AI优化形式的有用性,还揭示了钛合金强度与延展性平均的内正在机造,为异日的原料打算供给了珍贵诱导。
本探讨凯旋揭示了AI正在钛合金优化中的健旺才能,但其影响远不止于此。这种形式的中央上风正在于其通用性和圆活性,可能轻松行使于其他原料编造的优化。
独特是对待那些拥有庞大职能恳求的原料,古板优化形式往往效力低下,而AI驱动的形式则能够带来冲破性开展。
独特是正在探讨新开采的合金或商讨更多参数时,因为数据有限,简单倚赖数据驱动的形式能够面对挑衅。
连系现有的物理常识和模仿,可能巩固对原料职能的预测确凿性,即使正在数据有限的环境下也能博得精良功效。这种连系形式代表了原料科学异日的兴盛偏向。
正在航空航天、医疗、汽车等对原料职能恳求极高的规模,也许同时统筹强度和延展性的钛合金将有平常行使。

它预示着原料科学正从体味驱动向数据智能转型,从被动发明向主动打算进化。正在这个新时间,原料职能的极限将不再受造于古板认知,而是由数据和算法配合界说。
AM易道结尾聊两句: 工艺工程师的异日看完作品,不禁让人思虑:AI是否将代替工艺工程师的脚色?
AI确实蜕化了参数优化的格式,但工艺工程师的价格并不会因而消逝,异日的工艺工程师需求成为AI辅帮下的决议者,而非大略的参数调治者。
5年后,AI若出现超等智能,原料不消人开采、参数不消人来调、打算不消人修模,修设不消人来搬、贩卖不消人来吹,人类独一机灵的能够是诟病为什么人类担任的区别品牌的3D打印修设如故没有法式化、联合化、商品化,让AI如斯受累来回切换,糟塌token。