Da asporto chiave
- La tua stampante 3D potrebbe essere in grado di produrre materiali più resistenti grazie ai progressi della ricerca assistita dall'intelligenza artificiale.
- I ricercatori del MIT hanno sviluppato un algoritmo che esegue la maggior parte del processo di scoperta dei materiali.
- Il team ha utilizzato il sistema per migliorare un nuovo inchiostro per la stampa 3D che si indurisce se esposto alla luce ultravioletta.
Le stampanti 3D domestiche potrebbero diventare più utili grazie ai progressi dell'intelligenza artificiale (AI).
I ricercatori stanno utilizzando l'apprendimento automatico per creare materiali di stampa sempre più resistenti, secondo un documento pubblicato di recente.
I nuovi materiali potrebbero avere applicazioni che vanno dalla stampa 3D industriale a quella hobbistica, come imballaggi su misura per dispositivi elettronici specifici, dispositivi di protezione individuale personalizzati o persino mobili di design, Keith A. Brown, professore di ingegneria alla Boston University che è stato tra i ricercatori che hanno condotto lo studio, ha detto a Lifewire in un'intervista via e-mail.
"Il nostro obiettivo è imparare a stampare in 3D componenti meccanici ad alte prestazioni", ha aggiunto. "Questi possono avere applicazioni che vanno dalla stampa 3D industriale a quella hobbistica, come imballaggi su misura per dispositivi elettronici specifici, dispositivi di protezione individuale personalizzati o persino mobili di design."
Stampa qualcosa?
Nel sistema sviluppato dal team di Brown, un algoritmo esegue la maggior parte del processo di scoperta per trovare nuovi materiali di stampa.
"Il nostro approccio consiste nel combinare produzione e test automatizzati con l'apprendimento automatico per identificare in modo rapido ed efficiente i componenti ad alte prestazioni", ha affermato Brown. "In sostanza, abbiamo un robot autonomo che sta studiando questi sistemi meccanici sotto la nostra supervisione."
Se volevi progettare nuovi tipi di batterie che fossero più efficienti e a basso costo, potresti usare un sistema come questo per farlo.
Un essere umano seleziona alcuni ingredienti, inserisce i dettagli sulla loro composizione chimica nell'algoritmo e definisce le proprietà meccaniche del nuovo materiale. L'algoritmo quindi aumenta o diminuisce la quantità di tali componenti e controlla come ciascuna formula influisce sulle proprietà del materiale prima di arrivare alla combinazione ideale.
I ricercatori hanno utilizzato il sistema per migliorare un nuovo inchiostro da stampa 3D che si indurisce se esposto alla luce ultravioletta, secondo il documento. Hanno identificato sei sostanze chimiche da utilizzare nelle formulazioni e fissato l'obiettivo dell'algoritmo di scoprire il materiale con le migliori prestazioni in termini di tenacità, rigidità e resistenza.
Senza IA, ottimizzare queste tre proprietà sarebbe complicato perché possono funzionare per scopi incrociati. Ad esempio, il materiale più resistente potrebbe non essere il più rigido.
"L'esplorazione della forza bruta potrebbe consentire l'esplorazione di circa 100 materiali", ha detto a Lifewire in un'intervista via e-mail Joshua Agar, un professore della Lehigh University che utilizza l'apprendimento automatico per scoprire nuovi materiali. "L'intelligenza artificiale e gli esperimenti automatizzati possono consentire la ricerca di milioni di campioni."
Un chimico umano in genere cercherebbe di massimizzare una proprietà alla volta, provocando molti esperimenti e molti sprechi. Ma l'IA è stata in grado di farlo molto più velocemente di un essere umano.
"L'utilizzo dell'IA nella stampa 3D consente [di eseguire] centinaia di ripetizioni con le caratteristiche desiderate nello stesso arco di tempo di un chimico che ne esegue una o due", Alessio Lorusso, CEO di Roboze, un'azienda che utilizza l'IA per sviluppare materiali, ha detto a Lifewire in un'intervista via e-mail. Non è stato coinvolto nella ricerca del MIT. "Questa è ovviamente una tecnologia notevole per ridurre i tempi e i costi."
Il futuro può essere stampato
Il processo di scoperta dei materiali di stampa potrebbe essere reso ancora più veloce con una maggiore automazione, ha affermato in un comunicato stampa Mike Foshey, professore del MIT e co-autore principale dell'articolo. I ricercatori hanno miscelato e testato ogni campione a mano, ma i robot potrebbero far funzionare i sistemi di dosaggio e miscelazione nelle future versioni del sistema.
Alla fine, i ricercatori hanno in programma di testare il processo di intelligenza artificiale per usi oltre allo sviluppo di nuovi inchiostri per stampa 3D.
"Questo ha ampie applicazioni nella scienza dei materiali in generale", ha detto Foshey. "Ad esempio, se si desidera progettare nuovi tipi di batterie con maggiore efficienza e costi inferiori, è possibile utilizzare un sistema come questo per farlo. Oppure, se si desidera ottimizzare la vernice per un'auto che funziona bene ed è rispettosa dell'ambiente, anche questo sistema potrebbe farlo."
Le possibilità per i materiali basati sull'intelligenza artificiale sono "infinite" una volta sviluppato l'algoritmo e la macchina dispone di dati sufficienti per iniziare ad applicarlo in modo accurato, ha affermato Lorusso.
"Riteniamo che sia utile trovare nuovi materiali perché le prestazioni raggiunte oggi dai superpolimeri e dai compositi offrono la possibilità di produrre parti di uso finale", ha aggiunto. "Potrebbero sostituire i metalli e creare un modello di economia circolare, in cui la materia prima continua a rigenerarsi attraverso il riciclo costante."
