的研究人员新加坡南洋理工大学(南大新加坡)制定一个快速和经济的成像技术,可以分析结构的三维(3 d)印刷金属零件,并提供洞察材料的质量。
南大助理教授Matteo Seita持有一张3 d打印的金属合金,很容易有其属性分析在15分钟内由一个新的低成本使用光学相机的成像系统和机器学习。图片来源:新加坡南洋理工大学。
大多数3 d打印的金属合金组成无数微小晶体,不同的大小、形状和原子晶格取向。画出这些信息,研究人员和工程师可以推断出合金的性质,如韧性和强度。这就像观察木纹,木材是最强的粮食的时候在同一个方向。
最近made-in-NTU技术可能是有利的,例如,在航空航天行业,迅速和经济评估的关键组件——风机叶片涡轮,和其他组件——可能是革命性的维护、维修和检修行业。
到目前为止,研究这种“组织”3 d印刷金属合金已经意识到通过艰难和缓慢的测量使用扫描电子显微镜,成本在100000美元和200万美元之间。
技术由南洋Matteo Seita助理教授和他的团队制定提供相同的质量信息在几分钟内通过使用一个系统由一个手电筒,光学相机和笔记本电脑工作的专有机器学习软件设计的团队——硬件成本约25000美元。
团队的新技术首先需要把化学物质暴露的金属表面微观结构,然后定位相机面临的样本,以众多的光学图像为手电筒之中金属来自许多方向。
生成的软件然后检查模式光反射表面的不同金属晶体和推断他们的取向。完成整个过程需要大约15分钟。
团队的发现已经发表在同行评议的科学期刊npj计算材料亚博网站下载上个月的自然出版集团。
使用我们的廉价和fast-imaging方法,我们可以很容易地告诉从错误的3 d打印的金属零件。目前,区分是不可能的,除非我们详细评估材料的微观结构。
传播学院助理教授Matteo Seita,机械和航空航天工程和材料科学与工程学院的南大亚博网站下载亚博老虎机网登录
“没有两个3 d打印的金属零件都是平等的,即使他们可能已经生产使用相同的技术和有相同的几何。从概念上讲,这是就像两个否则相同的木质文物可能拥有不同的晶粒结构,”Seita助理教授补充说。
新的成像方法对3 d打印技术认证和质量评估
助理教授Seita是肯定的,他们的开创性的成像技术有可能简化认证和质量评估的金属合金部分由3 d打印技术,也称为添加剂制造。
最常用的方法之一,3 d打印金属零件使用高能激光熔化金属粉末和加入他们在一起,一层一层地,直到完整的产品印刷。
然而,组织和因此产生的印刷金属的质量依赖于几个因素,包括如何快速或强大的激光,多少时间定于后续前的金属冷却层融化,甚至品牌和类型的金属粉末。
这就是为什么相同的设计由两个不同的机器印刷或制作公司可能导致组件不同的质量。而不是使用一个复杂的计算机程序来评估获得的晶体取向的光信号,由助理教授Seita设计的“智能软件”和他的团队使用了一个神经网络——模仿人类大脑如何创造协会和过程思想。
然后研究人员应用机器学习程序软件,通过输入数以百计的光学图像。
最终,他们的软件学习了如何预测的安排金属晶体的图像,基于方差的光分散金属表面。当时测试能够开发一个完整的晶体取向地图,提供完整的信息在晶体大小、形状和原子晶格安排。
将他们的技术商业化,研究者目前正在与NTUitive,南大的创新和企业公司,开始探索的选择分拆公司或行业球员热衷于对其专利进行授权。
期刊引用:
Wittwer, m & Seita m(2022)的机器学习方法通过光学显微镜地图晶体取向。npj计算材料亚博网站下载。doi.org/10.1038/s41524 - 021 - 00688 - 1。
来源:https://www.ntu.edu.sg