Нижегородские ученые разработали интеллектуальную систему контроля качества 3D-печати металлами

Нижегородский государственный технический университет имени Р. Е. Алексеева получил евразийский патент на способ изготовления изделий путем 3D-печати электродуговым наплавлением с интеллектуальной диагностикой динамической устойчивости процесса. Разработка группы ученых под руководством кандидата технических наук Дмитрия Шатагина может значительно повысить качество и надежность 3D-печатных металлических изделий.

Технология представляет собой интеллектуальную систему мониторинга и прогнозирования, работающую параллельно с процессом 3D-печати металлических изделий методом электродугового наплавления. В отличие от существующих методов контроля, новая система способна не только оценивать состояние рабочих процессов в режиме реального времени, но и прогнозировать стабильность на доли секунд вперед, сообщает пресс-служба вуза.

Ключевая особенность разработки — использование искусственного интеллекта для анализа собираемых данных. Система одновременно регистрирует изменения силы тока, напряжения электрической дуги и акустических сигналов, возникающих в процессе 3D-печати. На основе этих данных создается комплексный энерго-акустический сигнал, который затем анализируется с помощью методов нелинейной динамики и машинного обучения.

Во время 3D-печати металлических изделий система собирает данные с различных датчиков в режиме реальном времени. Рекуррентная нейронная сеть типа BiLSTM анализирует эти данные и классифицирует состояние процесса как устойчивое или неустойчивое. Ключевым показателем устойчивости служит фрактальная размерность энерго-акустического портрета системы. Когда этот показатель превышает пороговое значение 2,5, система определяет процесс как потенциально неустойчивый с возможностью возникновения дефектов.

Обученная на экспериментальных данных нейронная сеть способна прогнозировать поведение системы на 0,1 секунды вперед с точностью в 91%. Это позволяет заблаговременно выявлять потенциальные проблемы и корректировать параметры 3D-печати до появления дефектов. Разработка решает одну из ключевых проблем аддитивного производства — непредсказуемость процесса и сложность контроля качества в реальном времени, поясняют авторы. Технология позволяет предотвращать образование таких распространенных дефектов как поры, включения шлака и непроплавления, значительно снижающие прочность и надежность готовых изделий.

Патент действует на территории восьми государств-участников Евразийской патентной конвенции, включая Российскую Федерацию, Республику Беларусь, Республику Казахстан и другие страны. Технология может найти применение не только в аддитивном производстве, но и других областях формообразования металлов и сплавов, где требуется высокая точность и надежность процессов.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.