Chytrý 3D tisk z USA: Nový systém sám opravuje chyby v reálném čase a snižuje odpad

Američtí vědci z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) představili inteligentní 3D tiskový systém, který dokáže v reálném čase detekovat a opravovat výrobní vady velkých kompozitních dílů.

Američtí vědci z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) představili inteligentní 3D tiskový systém, který dokáže v reálném čase detekovat a opravovat výrobní vady velkých kompozitních dílů. Tyto díly jsou klíčové například pro výrobu vozidel a letadel, kde je přesnost a odolnost zásadní.

Tato inovativní technologie, vyvinutá v rámci amerického ministerstva energetiky, kombinuje pokročilé senzory a počítačové vidění. Jejím cílem je pomoci americkým výrobcům produkovat rozměrné, zakázkové díly s minimem vad, což povede ke snížení odpadu, nižším nákladům a posílení vedoucího postavení USA v oblasti aditivní výroby. Kris Villez, vedoucí výzkumník z ORNL, zdůraznil, že systém řídí proces téměř jako člověk – pozorováním a jemným laděním nastavení, dokud nedosáhne požadovaného výsledku.

Proces průmyslového 3D tisku velkých objektů, jako jsou části letadel, nárazníky automobilů nebo formy pro lodní trupy, je velmi citlivý na kolísání teploty a rychlosti tisku. I malé odchylky mohou oslabit konečnou strukturu nebo zničit celý výtisk. Nový systém proto vybavil robotickou 3D tiskárnu sadou senzorů a šesti malými termokamerami umístěnými kolem tiskové trysky. Tyto kamery nepřetržitě sledují pohyb trysky, rychlost tisku a teplotu horkého plastového kompozitního materiálu, jak se vrstva po vrstvě ochlazuje. Díky počítačovému vidění, typu umělé inteligence, která umožňuje strojům interpretovat vizuální data, systém analyzuje živé termální snímky. Pokud zjistí, že se uložený materiál ochlazuje příliš rychle nebo je příliš studený před přidáním další vrstvy, autonomně upraví rychlost tisku, aby zajistil optimální podmínky pro pevné spojení vrstev.

Během testování tým vytiskl šestihrannou strukturu větší než pneumatika nákladního automobilu. Záměrně zahájili tisk nízkou rychlostí, což způsobilo ochlazení materiálu o přibližně 30 procent pod požadovanou teplotu. Kontrolér problém rozpoznal a automaticky zvýšil rychlost, čímž obnovil správnou teplotu potřebnou pro silné spojení mezi vrstvami. Chris O’Brien, student podílející se na projektu, uvedl, že nástroj dokáže detekovat a korigovat teplotní rozdíly v řádu pouhých několika stupňů, což je klíčové, protože teplotní variace jsou častou příčinou zkažených kompozitních výtisků. Velkou výhodou je, že technologie nevyžaduje přeškolení pro každý nový design nebo geometrii a může fungovat s různými tiskárnami, materiály a tvary objektů.

Systém navíc zahrnuje digitální dvojče, virtuální repliku fyzického tiskového procesu vytvořenou pomocí strojového učení. Vědci jej mohou využít k bezpečnému experimentování s novými materiály a tiskovými technikami, než je aplikují v reálných továrnách. To otevírá široké možnosti pro inteligentnější a citlivější výrobní stroje budoucnosti.