5月5日，長征五號B運(yùn)載火箭首飛任務(wù)取得圓滿成功，空間站階段飛行任務(wù)首戰(zhàn)告捷。據(jù)了解，此次新一代航天飛船試驗(yàn)船搭載了一件由西安交大科研團(tuán)隊(duì)與航天科技五院529廠共同研制的新型裝備--連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料太空3D打印裝備。這是我國首次太空3D打印實(shí)驗(yàn)，也是國際上第一次在太空中開展該材料的3D打印實(shí)驗(yàn)。
3D打印又稱增材制造，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。近年來，在人工智能的不斷滲透下，3D打印產(chǎn)業(yè)擁有了新的智慧"血液"。如果說3D打印能夠完成設(shè)計(jì)方案的快速變現(xiàn)，那么機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺等AI技術(shù)則可以讓3D打印更好地改善整體構(gòu)建過程，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)以機(jī)器制造機(jī)器的自動化價(jià)值，成為智造革命的有力助推劑。
當(dāng)前，不少人工智能企業(yè)正朝著這個(gè)研究方向邁進(jìn)，利用3D打印與AI技術(shù)相融合的新生產(chǎn)物推進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。
Ai Build 3D打印配合人工智能算法，未來建筑業(yè)將被顛覆
Ai Build專注于多軸機(jī)器擠壓3D打印，用于使用聚合物構(gòu)建超大型結(jié)構(gòu)。這些大型建筑或藝術(shù)結(jié)構(gòu)的缺陷會導(dǎo)致代價(jià)高昂的后果。由Ai Build培訓(xùn)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提高了增材制造設(shè)施的生產(chǎn)率和自動化水平，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本和材料浪費(fèi)。該公司的自主大規(guī)模3D打印技術(shù)Ai Maker可以通過將實(shí)時(shí)攝像頭視圖與先前記錄的3D打印部件圖像進(jìn)行比較來檢測制造缺陷，為自動化質(zhì)量控制提供更多思路。
另外，Ai Build公司還創(chuàng)建了一個(gè)長"眼睛"的人工智能3D打印機(jī)器人，能夠自主監(jiān)測打印過程，并進(jìn)行錯(cuò)誤糾正，打印效率比以往提升了近一半的時(shí)間。
Daedalus Pavilion，Ai Build 人工智能3D打印機(jī)器人構(gòu)建的長寬各5米、高4.5米的建筑結(jié)構(gòu)，整個(gè)打印過程只用了15天時(shí)間。
借助AI和3D打印來尋找超級合金的合適配方
德國FraunhoferIWS項(xiàng)目人員利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)來研究大量監(jiān)測數(shù)據(jù)與實(shí)際工藝效果間的聯(lián)系。通過激光粉末堆焊技術(shù)，并結(jié)合優(yōu)化工藝參數(shù)，可以同時(shí)或連續(xù)地將不同粉末送入加工區(qū)，精確調(diào)節(jié)進(jìn)給速率，性能最好、最昂貴、高抗性的材料只在最需要的位置釋放，其他非關(guān)鍵區(qū)域可采用價(jià)格較低的材料。該技術(shù)為航空航天、燃?xì)廨啓C(jī)開發(fā)更輕、更強(qiáng)和成本降低的部件提供了廣闊的前景。
依托于3D打印技術(shù)的未來工廠
在Stratasys的未來工廠中，有專為穩(wěn)定、可重復(fù)規(guī)?；a(chǎn)所研發(fā)的FDM 3D制造系統(tǒng)、具備無限長度打印功能的Infinite-Build 3D Demonstrator，還有支持機(jī)器人8軸打印的Robotic Composite 3D Demonstrator。其中，模塊化、自動化的FDM 3D制造系統(tǒng)基于云的可擴(kuò)展架構(gòu)，能夠輕松添加3D打印單元，滿足生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)持續(xù)性的自動化3D打印。打印過程中僅需很少的操作干預(yù)便可同時(shí)處理多個(gè)作業(yè)，整個(gè)過程無需停機(jī)，完全滿足自動化的工作流程和可擴(kuò)展的規(guī)模生產(chǎn)需求。
帶"眼睛"和"大腦"的多材料3D打印技術(shù)
Inkbit正在開發(fā)一種兼顧打印速度、精度和質(zhì)量的材料噴射3D打印設(shè)備。該設(shè)備的核心技術(shù)是機(jī)器視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)在打印時(shí)全面掃描對象的每一層以實(shí)時(shí)糾正錯(cuò)誤，而機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)使用該信息來預(yù)測材料的翹曲行為并制作更準(zhǔn)確的最終產(chǎn)品。它們就像3D打印設(shè)備的眼睛和大腦，實(shí)時(shí)監(jiān)控著打印過程，從而提高3D打印技術(shù)的打印質(zhì)量、速度，并擴(kuò)展可打印材料的范圍。這一3D打印設(shè)備能夠準(zhǔn)確、靈活的制造零部件，例如制造結(jié)構(gòu)性電子零件、隱形矯正器、睡眠呼吸暫停面罩等。
通用電氣GE實(shí)驗(yàn)室正在利用AI技術(shù)加強(qiáng)3D打印性能
通用電氣GE實(shí)驗(yàn)室所開發(fā)的機(jī)器視覺技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)機(jī)器零件中的細(xì)微裂紋。在打印過程中，人工智能也會進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，它可以分析任務(wù)中發(fā)現(xiàn)的問題，并不斷改善3D打印零件的質(zhì)量控制。據(jù)了解，GE正在努力通過提高人工智能的方法來加強(qiáng)機(jī)器和材料的性能，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。
3D口罩貼近大眾生活
疫情期間，清鋒時(shí)代與中科隨能研發(fā)了一款搭載3D彈性骨架龍骨的可多次使用的高性能防護(hù)口罩。該款口罩采用極速LEAP3D打印和高性能EM光固化彈性材料等核心技術(shù)，形狀變化的優(yōu)勢能夠適配不同臉型的用戶，滿足不同人群的防護(hù)需求。清鋒時(shí)代極速3D打印LEAP技術(shù)（光固化材料技術(shù)）基于Bottom-up DLP，以微米級精度最高可達(dá)到120cm/h的打印速度，較傳統(tǒng)3D打印提升100倍以上，從而實(shí)現(xiàn)3D打印的規(guī)?；瘧?yīng)用，打造兼具定制化和批量化的新型數(shù)字化制造模式和生態(tài)。據(jù)了解，該技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域可涉及運(yùn)動產(chǎn)品、消費(fèi)品、汽車、交通物流、航空航天、醫(yī)療等各行各業(yè)。
人工智能與3D打印創(chuàng)造的第一個(gè)單板滑雪板扣具
瑞士創(chuàng)新型滑雪板公司NOW聯(lián)手巴塞羅那人工智能設(shè)計(jì)工作室ADDITION，利用AI設(shè)計(jì)原型，以3D打印制造滑雪板扣具，目的是通過新的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)來提升滑雪板性能。兩家公司共同構(gòu)建了一個(gè)載荷工況，該載荷工況可模擬扣具在雕刻和車削過程中所承受的應(yīng)力，通過機(jī)械算法在其周圍生成最終形狀，從而比較多種不同材料和技術(shù)所產(chǎn)生的結(jié)果。這一新型扣具比傳統(tǒng)加工件重量輕25％，將成為運(yùn)動裝備新范式的起點(diǎn)。
打造設(shè)計(jì)、打樣、批量生產(chǎn)一站式解決方案
基于"人工智能+工業(yè)設(shè)計(jì)+3D打印"技術(shù)，云亞科技為廣大企業(yè)提供設(shè)計(jì)打樣一站式服務(wù)--3D智能設(shè)計(jì)云平臺。據(jù)了解，該平臺以大數(shù)據(jù)為驅(qū)動，智能模型為決策，建立靜態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)打樣產(chǎn)品庫和動態(tài)的設(shè)計(jì)打樣標(biāo)準(zhǔn)庫，有效解決企業(yè)制造成本高、開模貴、打樣周期長等痛點(diǎn)，真正滿足客戶多樣化的需求。
以上案例從某種程度上說明，3D打印是具有較大發(fā)展?jié)摿Φ?。它作為一?xiàng)創(chuàng)新型技術(shù)，正在不斷尋找改進(jìn)自身的新方法，而人工智能技術(shù)恰好可以幫助其在演變過程中提高準(zhǔn)確率、簡化工作流程。
AI+3D打印可能會成為工業(yè)力量的另一分支
盡管當(dāng)前3D打印制作比傳統(tǒng)制造方法制作的物體更輕、更堅(jiān)固、更復(fù)雜，但在大批量實(shí)際應(yīng)用之前，必須克服一些技術(shù)與挑戰(zhàn)。
●材料與機(jī)器的限制
3D打印正在經(jīng)歷技術(shù)應(yīng)用突破階段，新的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，行業(yè)兩極分化逐漸凸顯，擁有核心技術(shù)的公司越來越注重量產(chǎn)能力和材料研發(fā)。然而當(dāng)前，大多數(shù)3D打印公司的打印技術(shù)還沒有達(dá)到成熟水平，無法支持日常生活中所接觸到的各種材料。另外，由于機(jī)器的限制，打印機(jī)目前還無法清晰地打印出動態(tài)物體。
●缺乏相關(guān)法律約束
當(dāng)人們可以隨意復(fù)制、傳播任何東西，并且數(shù)量不限時(shí)，知識產(chǎn)權(quán)的問題隨之而來。在3D打印出現(xiàn)產(chǎn)品泛濫的情況之前，如何制定相關(guān)法律法規(guī)來保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)，是我們需要面臨的問題。同樣，如果有不法分子利用這一技術(shù)打印生物器官和活體組織，后果將不堪設(shè)想。據(jù)了解，去年4月，以色列特拉維夫大學(xué)研究人員以病人自身的組織為原材料，已利用3D打印成功制作出了全球首顆擁有細(xì)胞、血管、心室和心房的"完整"心臟，在這一醫(yī)療創(chuàng)舉之下，我國更需加快出臺相關(guān)法律法規(guī)的步伐。
從積極的角度來思考，在新的行業(yè)需求以及人工智能的發(fā)展帶動下，3D打印的市場規(guī)模會越來越大，技術(shù)應(yīng)用、商業(yè)應(yīng)用也會不斷深化，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長更是為3D打印行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。未來，AI+3D打印可能會成為工業(yè)力量的另一分支，結(jié)合5G、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新興革命技術(shù)，為各行各業(yè)提供更多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
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