该技术融合计算机视觉、传感器和机器学习，实现自动化控制。
美国研究人员近日展示了一种智能3D打印系统，能够实时检测并修复车辆和飞机用大型复合材料部件的制造缺陷。
这项技术本质上是一种自动控制器，用于监测复合材料3D打印过程，由美国能源部下属田纳西州橡树岭国家实验室的科学家打造。
据报道，这种智能工具集成了传感器和计算机视觉。橡树岭国家实验室团队相信，它能帮助美国制造商生产几乎无缺陷的大型定制部件，同时减少浪费、降低成本，并巩固美国在增材制造领域的领先地位。
橡树岭国家实验室高级研发研究员克里斯·维莱兹博士表示：“我们的控制器能感知正在发生的情况并实时做出反应，这一点颇具新意。它几乎像人类一样控制过程：通过观察并微调参数，直至达到理想结果。”
零缺陷复合材料打印
工程师使用大型工业3D打印机来制造庞大的物体，包括飞机部件、汽车保险杠、船体模具、集装箱和建筑墙体等。然而，这一过程对温度波动和打印速度十分敏感。
研究人员表示，即便是微小的变化，也可能削弱最终结构的强度，甚至毁掉整件打印品。为此，他们为机器人3D打印机配备了一组传感器和六台围绕打印喷嘴布置的小型热像仪。
新系统能够持续追踪喷嘴的移动、打印速度，以及热塑料复合材料在逐层冷却时的温度。它还采用了计算机视觉——一种使机器能够解读视觉数据的人工智能技术。
这意味着系统可以在制造过程中分析实时热图像。一旦检测到已沉积的材料冷却过快，或在添加下一层前温度过低，它便会自主微调打印速度，以确保最佳的打印条件。
更少的生产缺陷
为测试该系统，团队打印了一个比卡车轮胎还大的六边形结构。他们故意以较低速度启动打印，导致材料温度比理想温度低了约30%。控制器识别出问题后，自动提高了打印速度，并恢复了层间牢固粘合所需的正确温度。
参与该项目的田纳西大学研究生克里斯·奥布莱恩透露，该工具能检测并修正仅几摄氏度的温差。在他看来，这一点至关重要，因为温度变化是导致复合材料打印件报废的常见原因。
这项技术的一大优势在于，它无需针对每种新设计或几何形状重新进行训练，还能在不同的打印机、材料和物体形状上工作。维莱兹在新闻稿中总结道：“让这些机器更智能、反应更灵敏，有着巨大的发展空间。”
该系统整合了一个数字孪生，即利用机器学习创建的物理打印过程的虚拟副本。科学家可以借助它在工厂实际应用之前，安全地试验新材料和打印技术。
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