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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