بحث الذكاء الاصطناعي في 100 مليون احتمال — ووجد طريقة أرخص لطباعة سبيكة صاروخ ناسا بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

ماذا يحدث عندما يلتقي الذكاء الاصطناعي بالطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد؟ باحثون في جامعة ولاية واشنطن قدّموا للتو الإجابة: اختراق قد يُحدث ثورة في إنتاج واحدة من أكثر سبائك ناسا تطلبًا.

فحص نظام الذكاء الاصطناعي الخاص بهم أكثر من 100 مليون تكوين طباعة ممكن لسبيكة GRCop-42، وهي سبيكة نحاسية عالية الأداء طوّرتها ناسا لمحركات الصواريخ. وبعد 40 تجربة فقط، حدد النظام ستة إعدادات ناجحة — بما في ذلك أول طباعة ناجحة بقوة ليزر تبلغ 500 واط فقط.

ما هي سبيكة GRCop-42 ولماذا يصعب طباعتها؟

GRCop-42 هي سبيكة من النحاس والكروم والنيوبيوم صممتها ناسا للبيئات التي تتطلب مقاومة حرارية متطرفة ونقل حراري فعال في آن واحد. تُستخدم على نطاق واسع في غرف احتراق محركات الصواريخ السائلة، حيث يمكن أن ترتفع درجات الحرارة إلى آلاف الدرجات بينما يجب على المادة نقل الحرارة بشكل فعال لمنع فشل المحرك.

المشكلة أن الطباعة ثلاثية الأبعاد التقليدية لـ GRCop-42 تتطلب قوة ليزر هائلة تتجاوز قدرات معظم الطابعات المعدنية التجارية. المحاولات السابقة لطباعة السبيكة بقدرات أقل على المعدات القياسية فشلت جميعها — فقد كانت المادة تذوب أو تتشوه.

“أحيانًا عندما كانوا يطبعون تكوينًا معينًا، كانت المنتج تذوب ببساطة،” قالت عزة فاضل، طالبة دكتوراه في علوم الحاسوب بجامعة ولاية واشنطن والمؤلفة الأولى للدراسة. “لم تكن قابلة للطباعة على الإطلاق، وحتى مع الوقت والمال، لم يكن بإمكانهم تجربة جميع الـ 100 مليون خيار.”

كيف حلّت الذكاء الاصطناعي المشكلة بـ 40 تجربة فقط

اتخذ فريق جامعة ولاية واشنطن المتعدد التخصصات نهجًا مختلفًا. لقد دربوا نموذج ذكاء اصطناعي على بيانات من 37 تجربة فاشلة سابقة فقط.

باستخدام هذه الإخفاقات كمواد تعليمية، طوّر النظام طريقة لتقدير مدى احتمال نجاح أي تركيبة غير مختبرة من معايير الطباعة. ثم أوصى الذكاء الاصطناعي بمجموعات صغيرة من التكوينات الجديدة التي توازن بين هدفين: اختبار الخيارات الأكثر وعدًا واستكشاف المناطق غير المحسنة التي يمكن أن تحسّن توقعات النموذج.

“كانوا يعيدون لي النتائج، وكنت أحبها جميعًا — حتى الفاشلة — لأن كل نتيجة كانت تحسّن نموذج الذكاء الاصطناعي الخاص بنا،” شرحت فاضل.

على مدى ثلاثة أشهر وبإجمالي 40 تجربة فقط، وجد الفريق ستة تكوينات ناجحة بمستويات مختلفة من قوة الليزر. أبرز النتائج: أول طباعة ناجحة لـ GRCop-42 بقوة ليزر 500 واط فقط — وهو مستوى يمكن للكثير من الطابعات المعدنية التجارية الوصول إليه.

ماذا يعني هذا للطباعة ثلاثية الأبعاد وعلوم الفضاء

الآثار بعيدة المدى:

• توسيع الوصول — يمكن للجامعات والمختبرات الصغيرة والمصنعين المتوسطين طباعة GRCop-42 دون الاستثمار في أنظمة عالية الطاقة بتكلفة ملايين الدولارات
• تخفيض التكاليف — قوة الليزر الأقل تعني استهلاك طاقة أقل وتآكل معدات أقل ومعالجة لاحقة أرخص
• تسريع الابتكار — مزيد من التجارب من قبل المزيد من الباحثين والشركات قد يؤدي إلى تطبيقات جديدة تتجاوز علوم الفضاء

ما وراء الصواريخ: تطبيقات أوسع

أشار فريق البحث أيضًا إلى تطبيق واعد في تصنيع محركات الطائرات. باستخدام تقنية الترسب بالطاقة الموجهة (DED)، يمكن استخدام GRCop-42 لطلاء سبائك محركات الطائرات الموجودة. يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة حرارة عمل المحرك بمقدار 50 درجة مئوية فقط إلى تحسين كفاءة الوقود بنسبة تصل إلى 10 بالمائة.

نشرت الدراسة في Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence وحصلت على جائزة التطبيق المبتكر المُنشر في المؤتمر السنوي للمنظمة.

كيف يمكن لـ TT3DPrint مساعدتك

في TT3DPrint، نحن متخصصون في الطباعة المخصصة بتقنية FDM ثلاثية الأبعاد للشخصيات النموذجية والنماذج الأولية والأدوات التعليمية والمنتجات الإبداعية. سواء كنت بحاجة إلى نموذج أولي واحد أو مجموعة من المنتجات المخصصة، مجموعة الطابعات المكونة من أكثر من 220 طابعة جاهزة لتحويل تصاميمك إلى واقع. تواصل معنا للحصول على عرض أسعار مجاني.

الخلاصة

يُظهر بحث جامعة ولاية واشنطن نموذجًا جديدًا قويًا: استخدام الذكاء الاصطناعي لتسريع اكتشاف معايير الطباعة ثلاثية الأبعاد القابلة للتطبيق بشكل كبير. من خلال تقليص 100 مليون احتمال إلى 40 تجربة مستهدفة، فتح الفريق الباب أمام طباعة سبائك بمستوى ناسا على المعدات التجارية — وهو تطور قد يُعيد تشكيل تصنيع الفضاء ويُلهم اختراقات مماثلة عبر الصناعات المختلفة.