橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的Peregrine軟件通過實時捕捉激光掃描、熔池影像、飛濺顆粒等過程數(shù)據(jù)并數(shù)字化，構(gòu)建“缺陷-性能”關(guān)聯(lián)地圖，實現(xiàn)零件質(zhì)量在打印過程中的實時自證合規(guī)。其發(fā)布的全新數(shù)據(jù)集，正推動增材制造質(zhì)量控制從“經(jīng)驗依賴”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動”轉(zhuǎn)型——未來行業(yè)競爭的核心將從設(shè)備硬件轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)與算法的協(xié)同。這也讓所有增材制造企業(yè)不得不思考：質(zhì)量控制，還能僅靠經(jīng)驗嗎？

“3D Science Valley 白皮書 圖文解析

橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的Peregrine軟件——用于監(jiān)測和分析粉末床增材制造（L-PBF）所生產(chǎn)零件——已發(fā)布其最新的數(shù)據(jù)集。

l數(shù)據(jù)集背景與目標

美國能源部制造示范工廠（MDF）生成了此新數(shù)據(jù)集，作為一項研究的一部分，旨在建立制造異常、內(nèi)部缺陷與最終力學性能之間的強相關(guān)性。

l數(shù)據(jù)集核心內(nèi)容

該數(shù)據(jù)集包含激光粉末床熔融（L-PBF）的最先進監(jiān)測數(shù)據(jù)，L-PBF技術(shù)利用激光熔化并熔合金屬粉末以形成金屬零件的各層。數(shù)據(jù)集具體涵蓋：

·設(shè)備工藝參數(shù)與傳感器數(shù)據(jù)；

·零件幾何形狀；

·3D打印過程的多角度、多光照條件高清圖像（整合高分辨率可見光、近紅外成像及打印后零件的X射線掃描數(shù)據(jù)）。

lPeregrine軟件的AI監(jiān)測機制

“Peregrine在打印過程中采集圖像，利用人工智能（AI）查找異常。對每一層都執(zhí)行此操作，從而構(gòu)建所有可能存在問題位置的三維地圖，然后嘗試預測其中哪些可能導致最終零件出現(xiàn)問題。”

—ORNL制造系統(tǒng)分析組研究員

Peregrine軟件的定制算法通過圖像像素值細致分析邊緣、線條、拐角和紋理的構(gòu)成，并在打印過程中向操作員發(fā)送問題警報，以便快速調(diào)整。其核心技術(shù)為動態(tài)多標簽分割卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DMSCNN），可分析多傳感器數(shù)據(jù)以實現(xiàn)異常檢測與警報觸發(fā)。

l典型應(yīng)用：飛濺缺陷監(jiān)測

L-PBF 3D打印中常見飛濺現(xiàn)象——激光熔化金屬粉末時，熔融材料被噴射出，飛濺顆?？赡苈湓诹慵渌麉^(qū)域，影響整體質(zhì)量。新數(shù)據(jù)集包含：

·DMSCNN對飛濺缺陷的分割結(jié)果；

·經(jīng)受飛濺誘導缺陷的疲勞測試試樣數(shù)據(jù)。

l技術(shù)價值與應(yīng)用前景

這一信息集合為增材制造（AM）過程數(shù)字化合格鑒定的AI模型開發(fā)提供支持。通過使用改進的開源Peregrine數(shù)據(jù)集，研究人員和制造商可為其金屬3D打印零件開發(fā)更智能、自適應(yīng)的質(zhì)量保證（QA）與質(zhì)量控制（QC）系統(tǒng)。

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