پرینت سه بعدی روز به روز در حال گسترش در صنایع بسیاری است و امروزه کاربرد پرینتر های سه بعدی بسیار متنوع شده است. این فناوری تولید را ارزان تر و قابل اطمینان تر می کند. با این حال این فناوری چالش های بسیاری دارد. برای کارآمد تر کردن پرینت سه بعدی،یک تیم تحقیقاتی به رهبری وو سو کیم از دانشگاه سیمون فریزر در بریتیش کلمبیا، کانادا، فرآیند چاپ سه بعدی را با کنترل درجا و اصلاح مصرف مواد تقویت کردند.
دانشمندان بر روی پرینتر سه بعدی FDM ، که یک تکنیک چاپ سه بعدی پلاستیک می باشد که فیلامنت های پلاستیکی را ذوب و سپس بر اساس الگوی کامپیوتری آن هارا می نشاند، کار کرده اند. در این فرآیند کیفیت قطعه چاپ‌شده به سرعت جریان خروج ماده از نازل و سرعت حرکت اکسترودر بستگی دارد. تنظیم سرعت برای رسیدن به کیفیت بهتر بسیار اهمیت دارد.
برای کنترل و تنظیم خودکار سرعت جریان مواد در هنگام چاپ تک تک اجزا، که در مطالعه حاضر یک استخوان سگ پلاستیکی بود ،محققان به یادگیری ماشین روی آوردند. رویکرد آنها از تجزیه و تحلیل داده ها برای کنترل فرآیند تولید برای یادگیری از داده های ورودی، شناسایی الگوها و پیش بینی استفاده می کند.
دوربینی که روی پرینتر سه بعدی نصب شده بود، فرآیند چاپ را ثبت کرد و سپس داده ها برای تجزیه و تحلیل به کامپیوتر ارسال شد. الگوریتم یادگیری ماشین آموزش داده شده برای تعیین اینکه آیا مقدار صحیح ماده در یک لحظه معین اکسترود شده است یا خیر، در صورتی که نرخ جریان پلاستیک بهینه در نظر گرفته نشود، می‌تواند فرآیند را در زمان واقعی تصحیح کند.
همه اینها روی کاغذ به خوبی کار می کند، اما دانشمندان باید اثربخشی الگوریتم خود را آزمایش کنند. برای انجام این کار، تیم نمونه‌هایی را با نرخ‌های جریان مختلف چاپ کردند و دریافتند که برای نرخ‌های اکستروژن اولیه 60، 80، 100 و 120 درصد بهینه، نرخ جریان مواد در پایان فرآیند چاپ به بهینه نزدیک می‌شود.
در مورد پارامترهای نمونه چاپ شده، نتایج واقعاً چشمگیر بود: در مقایسه با چاپ بدون استفاده از الگوریتم کنترل، رویکرد جدید منجر به افزایش استحکام نمونه تا 200٪ شد که ممکن است در بسیاری از مکانیسم‌ها بسیار مهم باشد و تا حد امکان صرفه‌جویی شود. 40 درصد از مقدار مواد.
علیرغم پیشرفت قابل توجه، دانشمندان معتقدند که بهبود بیشتر رویکرد آنها امکان پذیر است.
اول، آنها بر این باورند که روش آنها نه تنها در مدل سازی رسوب ذوب شده، بلکه با سایر روش های چاپ سه بعدی قابل استفاده است. علاوه بر این، نه تنها می توان سرعت جریان مواد را در زمان واقعی کنترل کرد، بلکه سایر پارامترهای فرآیند چاپ مانند دمای مواد را می توان کنترل کرد. حتی الگوی چاپ را می‌توان با افزایش اندازه مجموعه داده‌ای که برنامه بر روی آن آموزش داده می‌شود، و با تکرار بیشتر بررسی‌های کیفیت چاپ، بهبود بخشید.
فناوری چاپ سه بعدی یکی از مهمترین زمینه ها در حوزه مهندسی مواد است که می تواند با استفاده از تکنولوژی هوش مصنوعی بسیار تقویت شود. وجود حجم زیادی از داده های دیجیتالی، تعداد بالای پارامتر هایی که در فرایند چاپ سه بعدی دخالت دارند و قابلیت تنظیم دیجیتال هوش مصنوعی و پرینت سه بعدی را بسیار به هم نزدیک می کند.
در سال های اخیر تعدا مقالات علمی منتشر شده در این حوزه بسیار افزایش یافته است که می تواند نوید بخش توسعه های چشمگیر در حوزه چاپ سه بعدی باشد.
مقاله اصلی را می توانید اینجا مطالعه کنید.
