الوجبات الجاهزة الرئيسية
- قد تتمكن طابعتك ثلاثية الأبعاد من إنتاج مواد أقوى في النهاية بفضل التقدم في البحث بمساعدة الذكاء الاصطناعي.
- طور باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا خوارزمية تؤدي معظم عملية اكتشاف المواد.
- استخدم الفريق النظام لتحسين حبر طباعة ثلاثي الأبعاد جديد يتصاعد عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية.
يمكن أن تصبح الطابعات ثلاثية الأبعاد المنزلية أكثر فائدة بفضل التطورات في الذكاء الاصطناعي (AI).
يستخدم الباحثون التعلم الآلي لصنع مواد طباعة أقوى وأكثر صرامة ، وفقًا لورقة نُشرت مؤخرًا.
يمكن أن تحتوي المواد الجديدة على تطبيقات تتراوح من الطباعة ثلاثية الأبعاد الصناعية إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد للهواة مثل العبوات المصممة لإلكترونيات معينة ، أو معدات الحماية الشخصية المخصصة ، أو حتى الأثاث المصمم ، كيث أ.براون ، أستاذ الهندسة في جامعة بوسطن الذي كان من بين الباحثين الذين أجروا الدراسة ، أخبر Lifewire في مقابلة عبر البريد الإلكتروني.
"هدفنا هو تعلم كيفية الطباعة ثلاثية الأبعاد لمكونات ميكانيكية عالية الأداء" ، أضاف. "يمكن أن تحتوي هذه التطبيقات على تطبيقات تتراوح من الطباعة ثلاثية الأبعاد الصناعية إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد للهواة مثل التغليف المصمم لإلكترونيات معينة ، أو معدات الحماية الشخصية المخصصة ، أو حتى الأثاث المصمم."
طباعة أي شيء؟
في النظام الذي طوره فريق براون ، تقوم الخوارزمية بمعظم عملية الاكتشاف للعثور على مواد طباعة جديدة.
"نهجنا هو الجمع بين التصنيع الآلي والاختبار مع التعلم الآلي لتحديد المكونات عالية الأداء بسرعة وكفاءة ،" قال براون. "في الأساس ، لدينا روبوت مستقل يدرس هذه الأنظمة الميكانيكية تحت إشرافنا."
إذا كنت ترغب في تصميم أنواع جديدة من البطاريات ذات كفاءة أعلى وتكلفة أقل ، فيمكنك استخدام نظام مثل هذا للقيام بذلك.
يختار الإنسان بعض المكونات ، ويدخل تفاصيل عن التركيبات الكيميائية في الخوارزمية ، ويحدد الخصائص الميكانيكية للمادة الجديدة. ثم تزيد الخوارزمية أو تنقص كميات هذه المكونات وتتحقق من كيفية تأثير كل صيغة على خصائص المادة قبل الوصول إلى التركيبة المثالية.
استخدم الباحثون النظام لتحسين حبر طباعة ثلاثي الأبعاد جديد يتصاعد عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية ، وفقًا للورقة. حددوا ستة مواد كيميائية لاستخدامها في الصيغ ووضعوا هدف الخوارزمية للكشف عن أفضل المواد أداءً من حيث المتانة والصلابة والقوة.
بدون الذكاء الاصطناعي ، سيكون تحسين هذه الخصائص الثلاثة أمرًا صعبًا لأنها يمكن أن تعمل في أغراض متقاطعة. على سبيل المثال ، قد لا تكون أقوى مادة هي الأكثر صلابة.
"قد يسمح استكشاف القوة الغاشمة باستكشاف 100 مادة أو نحو ذلك ،" قال جوشوا أجار ، الأستاذ في جامعة ليهاي الذي يستخدم التعلم الآلي لاكتشاف مواد جديدة ، لموقع لايف واير في مقابلة عبر البريد الإلكتروني. "يمكن للذكاء الاصطناعي والتجارب الآلية تمكين البحث في ملايين العينات."
عادةً ما يحاول الكيميائي البشري تعظيم خاصية واحدة في كل مرة ، مما يؤدي إلى العديد من التجارب والكثير من النفايات. لكن الذكاء الاصطناعي كان قادرًا على القيام بذلك أسرع بكثير من الإنسان.
"يسمح استخدام الذكاء الاصطناعي في الطباعة ثلاثية الأبعاد [بأداء] مئات التكرارات بالخصائص المرغوبة في نفس الإطار الزمني لعامل كيميائي يقوم بواحد أو اثنين" ، هذا ما قاله أليسيو لوريسو ، الرئيس التنفيذي لشركة Roboze ، وهي شركة تستخدم الذكاء الاصطناعي في تطوير المواد ، أخبر Lifewire في مقابلة عبر البريد الإلكتروني.لم يشارك في أبحاث معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. "من الواضح أن هذا وقت رائع وتقنية لخفض التكاليف."
المستقبل قد يُطبع
يمكن جعل عملية اكتشاف مواد الطباعة أسرع مع مزيد من الأتمتة ، كما قال مايك فوشي ، الأستاذ بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمؤلف الرئيسي المشارك للورقة ، في بيان صحفي. قام الباحثون بخلط واختبار كل عينة يدويًا ، لكن الروبوتات يمكنها تشغيل أنظمة التوزيع والخلط في إصدارات النظام المستقبلية.
في النهاية ، يخطط الباحثون لاختبار عملية الذكاء الاصطناعي للاستخدامات التي تتجاوز تطوير أحبار الطباعة ثلاثية الأبعاد الجديدة.
"هذا له تطبيقات واسعة عبر علم المواد بشكل عام ،" قال Foshey. "على سبيل المثال ، إذا كنت ترغب في تصميم أنواع جديدة من البطاريات ذات كفاءة أعلى وتكلفة أقل ، فيمكنك استخدام نظام مثل هذا للقيام بذلك. أو ، إذا كنت ترغب في تحسين الطلاء لسيارة تعمل بشكل جيد وصديقة للبيئة ، يمكن لهذا النظام القيام بذلك أيضًا."
قال لوروسوإن إمكانيات المواد التي يحركها الذكاء الاصطناعي "لا حصر لها" بمجرد تطوير الخوارزمية وحصول الجهاز على بيانات كافية لبدء تطبيقها بدقة.
"نعتقد أنه من المفيد العثور على مواد جديدة لأن الأداء الذي تحققه اليوم البوليمرات الفائقة والمركبات توفر إمكانية إنتاج أجزاء للاستخدام النهائي" ، أضاف. "يمكنهم استبدال المعادن وإنشاء نموذج اقتصاد دائري ، حيث تستمر المادة الخام في تجديد نفسها من خلال إعادة التدوير المستمر."
