Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL) коммерциализировала ряд крупноформатных технологий 3D-печати. Теперь ученые работают над снижением ошибок при изготовлении крупных деталей. ORNL использует шесть тепловизионных камер для анализа поведения наплавления, отверждения и охлаждения слоев по мере их нанесения. Затем компьютерное зрение используется для корректировки параметров температуры и экструзии в ответ на дефекты. Параметры также могут быть оптимизированы для улучшения межслойной адгезии. Я впервые увидел этот подход в Aibuild много лет назад. Команда там, тогда состоявшая всего из двух человек, была пионером в настройке параметров в реальном времени для уменьшения и даже исправления ошибок.

Тестовый объект печатается на 3D-принтере с использованием новой системы, которая отслеживает ошибки и автоматически исправляет их во время производства крупных изделий из пластиковых композитов. Изображение предоставлено Карлосом Джонсом/ORNL, Департамент энергетики США.

Команда ORNL заявляет, что они могут делать такие вещи, как корректировка, когда «материал был примерно на 30% слишком холодным при нанесении следующего слоя. Обнаружив это, контроллер автоматически увеличил скорость печати, чтобы поддерживать оптимальную температуру для правильного сплавления слоев, демонстрируя коррекцию в реальном времени в действии». Блок управления может регулировать температурные отклонения до нескольких градусов. Модель ИИ не обязательно должна обучаться на новых деталях как таковых, но она должна работать для любой печатаемой детали. В 2024 году ORNL опубликовала статью, посвященную этому подходу, а затем сделала так, чтобы система могла корректироваться в течение нескольких секунд. Теперь коррекция происходит в реальном времени.

Крис Виз из ORNL регулирует тепловизионные камеры, встроенные в крупноформатный 3D-принтер, перед тестированием новой технологии распознавания и коррекции ошибок. Изображение предоставлено Алондой Хайнс/ORNL, Департамент энергетики США.

Ведущий исследователь Крис Виз объяснил:

«Существует огромное пространство возможностей для того, чтобы сделать эти машины более интеллектуальными и отзывчивыми. В конечном итоге, мы хотели бы, чтобы это работало как выпечка хлеба: вы устанавливаете температуру духовки, кладете тесто и возвращаетесь, когда прозвучит таймер, чтобы увидеть, готово ли оно. Вам не нужно следить за температурой духовки в реальном времени на протяжении всего процесса выпечки».

«Существует огромное пространство возможностей для того, чтобы сделать эти машины более интеллектуальными и отзывчивыми. В конечном итоге, мы хотели бы, чтобы это работало как выпечка хлеба: вы устанавливаете температуру духовки, кладете тесто и возвращаетесь, когда прозвучит таймер, чтобы увидеть, готово ли оно. Вам не нужно следить за температурой духовки в реальном времени на протяжении всего процесса выпечки».

Аспирант Университета Теннесси Крис О’Брайен настраивает установку для 3D-печати в ORNL для тестирования новой технологии датчиков и управления для создания крупных объектов из пластиковых композитов. Изображение предоставлено Алондой Хайнс/ORNL, Департамент энергетики США.

Крупноформатная полимерная 3D-печать важна для США уже десятилетия. С одной стороны, ее можно использовать для изготовления опалубки для строительства. Но ее также можно использовать для очень быстрого и гораздо более дешевого производства множества лодок, чем сейчас. В 2021 году мы заявили:

«США всемогущи на море, но автоматизированное строительство автономных морских аппаратов может свести на нет американскую морскую мощь. США имеют сотни миллиардов, вложенных в свои авианосцы, и флот полимерных подводных или надводных аппаратов может свести на нет эту силу. В Персидском заливе Иран уже регулярно угрожает гораздо более совершенным американским кораблям своими полимерными катерами».

«США всемогущи на море, но автоматизированное строительство автономных морских аппаратов может свести на нет американскую морскую мощь. США имеют сотни миллиардов, вложенных в свои авианосцы, и флот полимерных подводных или надводных аппаратов может свести на нет эту силу. В Персидском заливе Иран уже регулярно угрожает гораздо более совершенным американским кораблям своими полимерными катерами».

«Любопытный пункт в списке вооружений, переданных Украине, может показаться мелочью по сравнению с гаубицами и другим оружием. Однако это невероятно важный шаг. Россия должна иметь почти неограниченный доступ и господство над Черным морем. Однако из-за призрака этих дронов этого не происходит. Потребовались бы многие миллионы долларов и тысячи человек на обычных кораблях, чтобы заставить Россию беспокоиться о своем положении в Черном море. Также потребовались бы многие месяцы обучения украинских моряков, чтобы научиться управлять высокотехнологичными «новогодними елками», которыми являются современные фрегаты и другие военные корабли. Также потребовались бы многие годы для строительства новых надводных кораблей. С обычным оружием нет решения или пути к решению, с помощью которого Украина могла бы представлять реальную угрозу российскому флоту. Но с этими новыми одноразовыми дронами это возможно».

«Любопытный пункт в списке вооружений, переданных Украине, может показаться мелочью по сравнению с гаубицами и другим оружием. Однако это невероятно важный шаг. Россия должна иметь почти неограниченный доступ и господство над Черным морем. Однако из-за призрака этих дронов этого не происходит. Потребовались бы многие миллионы долларов и тысячи человек на обычных кораблях, чтобы заставить Россию беспокоиться о своем положении в Черном море. Также потребовались бы многие месяцы обучения украинских моряков, чтобы научиться управлять высокотехнологичными «новогодними елками», которыми являются современные фрегаты и другие военные корабли. Также потребовались бы многие годы для строительства новых надводных кораблей. С обычным оружием нет решения или пути к решению, с помощью которого Украина могла бы представлять реальную угрозу российскому флоту. Но с этими новыми одноразовыми дронами это возможно».

Первый российский корабль был потоплен в октябре того же года, и теперь Украина вывела из строя около трети российского Черноморского флота с помощью этих дронов. Украина, страна без значительного военно-морского флота, почти нейтрализовала некогда могучий российский флот в Черном море с помощью этих дронов. Таким образом, 3D-печатные лодки-дроны — это не роскошь или крутой научный проект, а оружие, выигрывающее войну. И, как мы утверждаем в недавнем посте «Хайлюкс для морей», США могли бы и действительно должны обратиться к 3D-печати для разработки этих лодок-дронов в масштабе.

В то же время 3D-печать опалубки для энергетических установок, а также для ракет и гиперзвукового оружия очень важна. Многие пути к функционирующим вооруженным силам США проходят через 3D-печать, и освоение крупноформатного полимера становится все более важным с каждым днем.