هوش مصنوعی، آلیاژ ناسا را با لیزر ۵۰۰ واتی چاپ کرد

چاپ سه‌بعدی فلزات پیشرفته معمولاً بیش از آنکه به فشردن یک دکمه شبیه باشد، یک مسئله پیچیده تنظیم پارامترهاست. توان لیزر، سرعت حرکت هد، نرخ تغذیه پودر، فاصله مسیرها و شرایط حرارتی قطعه هم‌زمان بر کیفیت محصول اثر می‌گذارند. وقتی ماده مورد نظر آلیاژ مس–کروم–نیوبیوم GRCop-42 باشد، این مسئله دشوارتر می‌شود؛ آلیاژی که ناسا برای محیط‌های با شار حرارتی بالا توسعه داده و برای محفظه‌های احتراق موتورهای راکتی جذاب است، اما هدایت حرارتی بالای آن کار چاپ را سخت و پرهزینه می‌کند. پژوهشگران دانشگاه ایالتی واشنگتن با یک روش «طراحی تطبیقی آزمایش مبتنی بر هوش مصنوعی» به سراغ این گلوگاه رفتند. فضای جست‌وجو بیش از ۱۰۰ میلیون ترکیب ممکن داشت و بررسی آزمایشگاهی تک‌تک آن‌ها عملاً غیرممکن بود. تیم تحقیق کار را با داده‌های ۳۷ تنظیم ناموفق آغاز کرد؛ سپس یک مدل جانشین ساخت تا احتمال موفقیت تنظیم‌های آزمایش‌نشده را برآورد کند. الگوریتم میان دو هدف تعادل برقرار می‌کرد: انتخاب گزینه‌های امیدبخش و آزمودن نواحی نامطمئن برای یادگیری بیشتر. نتیجه چشمگیر بود. طی حدود سه ماه و تنها ۴۰ آزمایش فیزیکی، شش مجموعه پارامتر موفق شناسایی شد. مهم‌تر اینکه یکی از آن‌ها امکان چاپ GRCop-42 با لیزر ۵۰۰ واتی را فراهم کرد؛ سطح توانی که به تجهیزات تجاری رایج‌تری نزدیک است. در روش‌های متعارف، دستیابی به چنین پنجره فرایندی ممکن است ماه‌ها آزمون‌وخطا، مقدار زیادی پودر گران‌قیمت و زمان قابل‌توجه برای متالوگرافی و ارزیابی عیوب مصرف کند. اهمیت صنعتی این خبر فقط به یک آلیاژ فضایی محدود نیست. منطق روش را می‌توان برای هر فرایندی به کار برد که فضای پارامتری بزرگ، آزمایش‌های گران و خروجی موفقِ کمیاب دارد. در ساخت افزایشی، این یعنی توسعه سریع‌تر «نقشه فرایند» برای سوپرآلیاژها، آلیاژهای تیتانیوم، فولادهای ابزار و مواد جدیدی که هنوز پنجره چاپ مطمئن ندارند. با این حال، یافتن چند تنظیم موفق پایان مسیر نیست. برای صنعتی‌شدن باید چگالی، تخلخل، ترک گرم، ریزساختار، ناهمسانگردی و خواص مکانیکی قطعات در تکرارهای متعدد ارزیابی شود. عملکرد در هندسه‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تر نیز باید جداگانه تأیید شود. بنابراین دستاورد اصلی، «حل کامل چاپ GRCop-42» نیست؛ بلکه نشان‌دادن این است که هوش مصنوعی می‌تواند هزینه کشف پنجره فرایندی را به‌شدت کاهش دهد و آزمایشگاه را هدفمندتر کند.