नई मशीन लर्निंग फ्रेमवर्क मेटल 3 डी प्रिंटिंग में सटीक और दक्षता को बढ़ाता है, टिकाऊ निर्माण को आगे बढ़ाता है

एक नए पेपर में, जर्नल में प्रकाशित योज्य विनिर्माणटीम एक नए ढांचे का परिचय देती है, जिसे उन्होंने लेजर डायरेक्टेड एनर्जी डिपॉजिट (एडेड) में सटीक उलटा प्रक्रिया अनुकूलन ढांचा डब किया है।

नए एडेड फ्रेमवर्क ने तैयार उत्पाद की सटीकता और मजबूती को बढ़ाने के लिए लेजर 3 डी प्रिंटिंग का अनुकूलन किया। इस उन्नति का उद्देश्य उद्योगों के लिए उच्च गुणवत्ता वाले धातु भागों का उत्पादन करना है, जैसे कि एयरोस्पेस, मोटर वाहन, परमाणु और स्वास्थ्य देखभाल, यह अनुमान लगाकर कि धातु कैसे पिघल जाएगी और इष्टतम मुद्रण स्थितियों को खोजने के लिए जम जाएगी।

पीएचडी उम्मीदवार और नए अध्ययन के पहले लेखक जिओ शांग कहते हैं, “निर्देशित ऊर्जा जमाव का व्यापक गोद लेना – एक प्रमुख धातु 3 डी प्रिंटिंग तकनीक – वर्तमान में परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से इष्टतम प्रक्रिया मापदंडों को खोजने की उच्च लागत से बाधित है।”

“हमारा ढांचा उद्योग की जरूरतों के आधार पर विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए इष्टतम प्रक्रिया मापदंडों की जल्दी से पहचान करता है।”

मेटल एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग एक उच्च-शक्ति वाले लेजर का उपयोग करता है, जो चुनिंदा रूप से फ्यूज मेटैलिक पाउडर को फ्यूज करता है, एक सटीक 3 डी डिजिटल मॉडल से परत द्वारा परत का निर्माण करता है।

पारंपरिक तरीकों के विपरीत, जिसमें कटिंग, कास्टिंग या मशीनिंग सामग्री शामिल है, धातु एडिटिव विनिर्माण सीधे न्यूनतम सामग्री कचरे के साथ जटिल, अत्यधिक अनुकूलित घटक बनाता है।

“3 डी मेटल प्रिंटिंग की एक बड़ी चुनौती विनिर्माण प्रक्रिया की गति और सटीकता है,” ज़ो कहते हैं। “मुद्रण की स्थिति में भिन्नता अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता में विसंगतियों को जन्म दे सकती है, जिससे विश्वसनीयता और सुरक्षा के लिए उद्योग मानकों को पूरा करना मुश्किल हो जाता है।

“एक और बड़ी चुनौती विभिन्न सामग्रियों और भागों को छपाई के लिए इष्टतम सेटिंग्स का निर्धारण कर रही है। प्रत्येक सामग्री-चाहे वह एयरोस्पेस और मेडिकल अनुप्रयोगों के लिए टाइटेनियम हो या परमाणु रिएक्टरों के लिए स्टेनलेस स्टील-में अद्वितीय गुण होते हैं, जिसमें विशिष्ट लेजर पावर, स्कैनिंग गति और तापमान की स्थिति की आवश्यकता होती है। इन मापदंडों के सही संयोजन को एक विशाल रेंज में एक जटिल और समय-समय पर काम करने की आवश्यकता होती है।”

इन चुनौतियों ने ज़ो और उनके लैब समूह को अपने नए ढांचे को विकसित करने के लिए प्रेरित किया। एडेड एक बंद-लूप सिस्टम में संचालित होता है जहां एक आनुवंशिक एल्गोरिथ्म-एक विधि जो इष्टतम समाधान खोजने के लिए प्राकृतिक चयन की नकल करती है-पहले प्रक्रिया मापदंडों के संयोजन का सुझाव देती है, जो मशीन लर्निंग मॉडल तब मुद्रण गुणवत्ता के लिए मूल्यांकन करती है।

आनुवंशिक एल्गोरिथ्म इष्टतमता के लिए इन भविष्यवाणियों की जांच करता है, प्रक्रिया को दोहराता है जब तक कि सर्वोत्तम पैरामीटर नहीं मिलते हैं।

“हमने प्रदर्शित किया है कि हमारा ढांचा एक घंटे में अनुकूलन योग्य उद्देश्यों से इष्टतम प्रक्रिया मापदंडों की पहचान कर सकता है, और यह प्रक्रिया मापदंडों से ज्यामिति की सटीक भविष्यवाणी करता है,” शांग कहते हैं। “यह बहुमुखी भी है और इसका उपयोग विभिन्न सामग्रियों के साथ किया जा सकता है।”

ढांचे को विकसित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने अपने विशाल डेटासेट एकत्र करने के लिए कई प्रयोग किए। यह आवश्यक लेकिन समय लेने वाली चुनौती ने यह सुनिश्चित किया कि डेटासेट ने प्रक्रिया मापदंडों की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर किया।

आगे देखते हुए, टीम एक बढ़ी हुई स्वायत्त, या स्व-ड्राइविंग, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग सिस्टम विकसित करने के लिए काम कर रही है, जो न्यूनतम मानव हस्तक्षेप के साथ काम करती है, इसी तरह स्वायत्त वाहन खुद कैसे चलाते हैं, ज़ो कहते हैं।

वे कहते हैं, “कृत्रिम बुद्धिमत्ता के साथ अत्याधुनिक एडिटिव विनिर्माण विधियों को मिलाकर, हम एक उपन्यास बंद लूप नियंत्रित स्व-ड्राइविंग लेजर सिस्टम बनाने का लक्ष्य रखते हैं,” वे कहते हैं।

“यह प्रणाली वास्तविक समय में संभावित दोषों को संवेदन करने में सक्षम होगी, उनके होने से पहले मुद्दों की भविष्यवाणी करना, और उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादन को सुनिश्चित करने के लिए स्वचालित रूप से प्रसंस्करण मापदंडों को समायोजित करना। यह विभिन्न सामग्रियों और भाग ज्यामितीयों के साथ काम करने के लिए पर्याप्त बहुमुखी होगा, जिससे यह विनिर्माण उद्योगों के लिए एक गेम-चेंजर बन जाएगा।”

इस बीच, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि सहायता प्राप्त उद्योगों में प्रक्रिया अनुकूलन को बदल देगा जो धातु 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग करते हैं।

शांग कहते हैं, “एयरोस्पेस, बायोमेडिकल, ऑटोमोटिव, परमाणु और अधिक जैसे उद्योग पारंपरिक विनिर्माण से 3 डी प्रिंटिंग में उनके संक्रमण को सुविधाजनक बनाने के लिए इस तरह के कम लागत वाले अभी तक सटीक समाधान का स्वागत करेंगे।”

“वर्ष 2030 तक, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग से कई हाई-सटीक उद्योगों में विनिर्माण को फिर से खोलने की उम्मीद है,” ज़ो कहते हैं। “दोषों को अनुकूलित करने और मापदंडों को अनुकूलित करने की क्षमता इसके गोद लेने में तेजी लाएगी।”