Дослідники Університету штату Вашингтон навчили алгоритм підбирати параметри 3D-друку мідного сплаву GRCop-42 — і за 40 експериментів знайшли шість робочих режимів там, де повний перебір означав би понад 100 мільйонів варіантів. Уперше сплав надрукували на лазерній потужності 500 Вт.
GRCop-42 — мідь із хромом і ніобієм, розробка NASA. Мідь швидко відводить тепло, домішки не дають їй розм’якнути в спеку, тому зі сплаву роблять камери згоряння рідинних двигунів. Але друк вимагає великої потужності лазера, і 90% комерційних принтерів із цим матеріалом просто не працюють. Мідь ще й добре відбиває лазерне світло та розганяє тепло по деталі, тож при невдалих параметрах на виході пористість, тріщини й попливла геометрія.
Знизити потужність пробували й раніше, безуспішно. Один прогін коштує сотні доларів, детальний аналіз якості зразка займає дні, а сигнал на виході бінарний: або деталь є, або її немає. «Іноді вони друкували певну конфігурацію, і виріб просто розплавлявся», — розповідає Азза Фадель, аспірантка з інформатики й перша авторка роботи.
Стартовим матеріалом для моделі стали 37 невдалих конфігурацій, які до того перебрали колеги з механіки й матеріалознавства (частина з яких представлена на фото). На них команда побудувала оцінку ймовірності успіху для неперевірених режимів, а далі модель видавала малі партії кандидатів, тримаючи баланс між очевидно перспективними варіантами й ділянками, де вона сама була невпевнена. Невдачі теж ішли в справу — кожен провал уточнював модель. Три місяці і 40 друків дали шість влучань на різних рівнях потужності.
Керівник роботи Джана Доппа, професор інформатики, називає результат демократизацією друку сплаву: тепер його можуть спробувати університети, невеликі лабораторії й компанії без високопотужного обладнання. Нижча потужність — це ще й менші витрати енергії, менше зношення принтера й дешевша післяобробка.
Той самий підхід команда хоче застосувати до інших сплавів і інших систем адитивного виробництва — задач, де успішні режими поодинокі, а перебрати все не дозволить жоден бюджет. Роботу опублікували в Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence, де вона отримала нагороду за інноваційне прикладне рішення.