HP 利用 NVIDIA AI 加速金屬 3D 打印

2024 年 7 月 27 日，南極熊獲悉,，惠普 (HP) 的 3D 打印部門利用 NVIDIA 的開源人工智能工具 Modulus 成功地優(yōu)化了 3D 打印流程。Modulus 利用物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (PINN) 將物理定律整合進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)模型中,，提高了制造效率和準(zhǔn)確性,。


惠普利用這項技術(shù)開發(fā)了一款名為 Virtual Foundry Graphnet 的軟件工具來預(yù)測并優(yōu)化金屬燒結(jié)過程。這款工具通過準(zhǔn)確預(yù)測金屬粉末在 3D 打印過程中的行為來幫助簡化生產(chǎn)流程,，制造商可以優(yōu)化生產(chǎn)流程,，減少錯誤和缺陷,，提高零件的質(zhì)量,。

Virtual Foundry Graphnet 利用圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠預(yù)測金屬燒結(jié)過程中部件的變形——這是一個以顯著變形著稱的關(guān)鍵步驟,。AI 模型可以快速模擬這些行為,，提供精確預(yù)測并加速整個過程。


△ 在 HP Metal Jet 打印中模擬復(fù)雜的金屬燒結(jié)過程對于優(yōu)化產(chǎn)量至關(guān)重要

經(jīng)過良好訓(xùn)練的金屬燒結(jié)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型只需幾秒鐘即可預(yù)測最終的變形值,，使整個過程變得更加迅速高效,。此外，通過公開分享其工作成果,，惠普幫助其他制造商進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn),，讓先進(jìn)的 AI 工具對行業(yè)內(nèi)的所有人受益。

惠普 3D 打印部門在 Virtual Foundry Graphnet 方面取得的創(chuàng)新進(jìn)展在最近的一篇論文中進(jìn)行了詳細(xì)描述,，題為《用于金屬燒結(jié)變形預(yù)測的 Virtual Foundry Graphnet》,。這篇由惠普團(tuán)隊撰寫的論文討論了圖深度學(xué)習(xí)的設(shè)計與應(yīng)用，旨在預(yù)測金屬燒結(jié)過程中部件的變形,。研究強(qiáng)調(diào)了這一先進(jìn)模型相比于傳統(tǒng)方法在加快模擬時間方面的優(yōu)勢,。


△ 斯坦福龍測試模型

研究人員利用圖深度學(xué)習(xí)構(gòu)建了 Virtual Foundry Graphnet 模型，能在體素級別上大幅加速變形模擬,，精度達(dá)到單個燒結(jié)步驟 0.7 微米,、完整周期 0.3 毫米。這些進(jìn)步主要?dú)w功于 AI 模型快速而精確的預(yù)測,。研究作者包括惠普研究工程師 Rachel Chen,、Chuang Gan、Jun Zeng 和 Zijiang Yang,，以及 NVIDIA 高級軟件工程師 Mohammad Nabian 和機(jī)器學(xué)習(xí)工程師 Meta Juheon Lee 等,。

惠普對開源創(chuàng)新的承諾在其對 NVIDIA Modulus 平臺的貢獻(xiàn)中得到了體現(xiàn)。通過向更廣泛的制造業(yè)社區(qū)開放 Virtual Foundry Graphnet，惠普鼓勵合作并加速物理信息深度學(xué)習(xí)應(yīng)用的發(fā)展,�,；萜諗�(shù)字孿生團(tuán)隊還為其制造數(shù)字孿生開發(fā)了創(chuàng)新的物理深度學(xué)習(xí)模型，并將其貢獻(xiàn)給 Modulus 平臺,。這種數(shù)字孿生技術(shù)使工藝工程師能夠預(yù)測和優(yōu)化設(shè)計參數(shù)以及工藝控制參數(shù),，從而改善零件質(zhì)量和制造產(chǎn)出率。


△ 數(shù)字燒結(jié)可產(chǎn)生改進(jìn)的設(shè)計,，以補(bǔ)償制造過程中引起的零件變形

惠普有著悠久的技術(shù)創(chuàng)新歷史,，包括最近開發(fā)的 HP Metal Jet，這是一種金屬增材制造系統(tǒng),，能提供工業(yè)級別的吞吐量和質(zhì)量,，以制造超越傳統(tǒng)制造能力的新穎 3D金屬零件。作為數(shù)字孿生項目的一部分,，惠普使用 Virtual Foundry Graphnet 來加速預(yù)測金屬粉末材料的相變,，實(shí)現(xiàn)近實(shí)時、高保真的金屬燒結(jié)過程仿真,。

使用 Virtual Foundry Graphnet 的好處十分顯著,。它使生產(chǎn)過程更快更高效，這意味著產(chǎn)品可以更快地生產(chǎn)出來,，成本也更低,。它還能確保產(chǎn)品的高質(zhì)量。這對于必須滿足嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)并向客戶交付可靠產(chǎn)品的公司來說非常重要,。


△ 瞬態(tài)預(yù)測金屬燒結(jié)過程

惠普 3D 打印軟件組織的杰出技術(shù)專家 Jun Zeng 博士表示,，“我們的團(tuán)隊一直在根據(jù)物理原理開發(fā)物理模擬引擎，我們將實(shí)驗(yàn)傳感和計量數(shù)據(jù)用于校準(zhǔn)這些物理模型,，在充分訓(xùn)練并優(yōu)化后,，模型有了數(shù)量級的速度提升，而且模型可以在筆記本電腦上運(yùn)行,�,！�