Senvol展示基于機(jī)器學(xué)習(xí)的全新3D打印材料許用值方法

2023年9月1日，南極熊獲悉，增材制造數(shù)據(jù)專家Senvol展示了一種新穎的機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）材料許用值方法。該軟件可以準(zhǔn)確預(yù)測材料性能。

△Senvol為AMMP計(jì)劃制作的樣本

研發(fā)技術(shù)背景

該合同將應(yīng)用其機(jī)器學(xué)習(xí)軟件Senvol ML來促進(jìn)3D打印材料性能許用值的快速開發(fā)。這項(xiàng)工作是作為美國政府合同W911NF-20-9-0009的一部分進(jìn)行的。

據(jù)稱，該公司的方法比傳統(tǒng)的金屬材料性能開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化（MMPDS）材料允許開發(fā)方法更具成本效益、靈活且省時。

作為該計(jì)劃的一部分，Senvol與EWI和Pilgrim Consulting合作。私人非營利研發(fā)（R&D）公司Battelle和洛克希德·馬丁公司LM研究員Hector Sandoval擔(dān)任技術(shù)顧問。該合同由國家制造科學(xué)中心（NCMS）通過AMMP其它交易協(xié)議（OTA）計(jì)劃進(jìn)行管理，旨在促進(jìn)制造業(yè)的創(chuàng)新和合作。

Senvol總裁Annie Wang評論道：“材料允許開發(fā)是一項(xiàng)非常昂貴且耗時的工作，”Senvol總裁Annie Wang評論道�！癝envol的計(jì)劃非常成功地展示了一種利用機(jī)器學(xué)習(xí)的增材制造允許開發(fā)的新方法。我們對結(jié)果非常滿意，并期待繼續(xù)在這一前沿領(lǐng)域開展工作。”

NAVAIR飛行器工程師退休首席科學(xué)家兼Pilgrim Consulting LLC總裁William E. Frazier博士補(bǔ)充道：“我很高興加入Senvol的團(tuán)隊(duì)參與該項(xiàng)目。Senvol的機(jī)器學(xué)習(xí)方法直接解決了一個主要的行業(yè)挑戰(zhàn)：快速且經(jīng)濟(jì)高效地開發(fā)增材制造材料性能許用值�！�

△數(shù)據(jù)驅(qū)動的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件，用于分析增材制造工藝參數(shù)與材料性能之間的關(guān)系

Senvol ML軟件的功能包括

●前向預(yù)測: 根據(jù)一組給定的工藝參數(shù)預(yù)測機(jī)械性能(例如疲勞壽命)；
●反演: 當(dāng)給定目標(biāo)機(jī)械性能(例如目標(biāo)拉伸強(qiáng)度)時，軟件確定使用哪些工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)；
●機(jī)器學(xué)習(xí):軟件從以前的數(shù)據(jù)集中"學(xué)習(xí)"，并將這些“學(xué)習(xí)”應(yīng)用到新的數(shù)據(jù)集中，從而減少未來所需的數(shù)據(jù)量并提高預(yù)測準(zhǔn)確性；
●推薦數(shù)據(jù)收集:軟件智能地向用戶推薦需要哪些額外的數(shù)據(jù)點(diǎn)，來提高預(yù)測精度《即引導(dǎo)用戶生成更小的、有針對性的數(shù)據(jù)集》，從而節(jié)省時間和金錢。

△Senvol Logo

關(guān)于ML優(yōu)化材料的一些細(xì)節(jié)

雖然增材制造具有輕量化和高效設(shè)計(jì)生產(chǎn)的優(yōu)勢，但Senvol公司聲稱這些優(yōu)勢受到了許可開發(fā)的時間和高成本要求的限制。

為了獲取開發(fā)所需的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，需要投入較多的成本用于材料的采購和加工。因此，每當(dāng)流程發(fā)生重大變化時，通常需要重新生成所有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這使得增材制造工藝在最初實(shí)施期間以及長期來看（當(dāng)3D打印過程不可避免地發(fā)生變化時）成本高昂且耗時。

為了解決這個問題，Senvol展示了一種利用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行材料允許開發(fā)的新方法。該項(xiàng)目以17-4PH不銹鋼材料為中心，通過粉末床熔融3D打印機(jī)進(jìn)行加工。

該計(jì)劃利用Senvol的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件來支持增材制造工藝的鑒定，以開發(fā)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證的與材料允許值相當(dāng)?shù)牟牧蠈傩�。這種軟件實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，并優(yōu)化了數(shù)據(jù)生成要求。

Senvol表示，這種機(jī)器學(xué)習(xí)方法非常靈活，可以處理增材制造流程的變化。實(shí)際上，該公司的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件可以應(yīng)用于任何增材制造工藝、任何3D打印機(jī)和任何材料，使其非常適合長期使用。

Senvol總裁Zach Simkin解釋道：“機(jī)器學(xué)習(xí)在3D打印制造工藝和材料開發(fā)中的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟。這已經(jīng)被工業(yè)界采用，并且是可行的成果。然而，專門用于材料允許開發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)仍在進(jìn)行中。”

他補(bǔ)充道：“我很高興我們現(xiàn)在已經(jīng)成功地演示了機(jī)器學(xué)習(xí)方法在許用值方面的應(yīng)用，一次是在這個項(xiàng)目中使用金屬合金并與MMPDS進(jìn)行比較，一次是在由America Makes資助的先前項(xiàng)目中使用聚合物材料并與CMH-17進(jìn)行比較，但還需要更多的研究。”

Simkin：“好處是巨大的，我們期待繼續(xù)與政府和行業(yè)合作，推進(jìn)這一領(lǐng)域的工作。需要指出的是，該項(xiàng)目并未制定真正的許可標(biāo)準(zhǔn)。此外，預(yù)算和程序上的限制意味著項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)必須做出一些簡化的決策�！�

隨著機(jī)器學(xué)習(xí)在制造業(yè)中的應(yīng)用不斷發(fā)展，我們可以期待看到更多創(chuàng)新的解決方案和技術(shù)的出現(xiàn)。這將推動制造業(yè)向更智能、高效和可持續(xù)的方向發(fā)展，為未來的制造業(yè)帶來更多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。