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科學(xué)家使用AI和機(jī)器學(xué)習(xí)識(shí)別廢金屬，轉(zhuǎn)化為高性能3D打印火箭部件

時(shí)間：2025-06-09 09:17 來(lái)源：南極熊作者：admin 閱讀：次

2025年6月8日，伍斯特理工學(xué)院 (WPI) 獲得 630 萬(wàn)美元資助，用于一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的計(jì)劃：通過(guò)利用廢金屬快速生產(chǎn)高質(zhì)量零部件，從而改變?cè)霾闹圃旒夹g(shù)。這項(xiàng)由美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局 (DARPA)資助的創(chuàng)新型增材制造方法旨在確保即使在資源最匱乏的環(huán)境中也能生產(chǎn)關(guān)鍵零部件，包括傳統(tǒng)供應(yīng)鏈?zhǔn)芟薜膽?zhàn)場(chǎng)或偏遠(yuǎn)的搜救地點(diǎn)。

新穎的解決方案

這項(xiàng)名為“從廢料到火箭”的計(jì)劃采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法識(shí)別廢金屬和混合合金等材料，并了解它們?cè)谌刍⒒旌虾?D打印之前如何反應(yīng)和結(jié)合，最終形成堅(jiān)固可靠的新部件。傳統(tǒng)的3D打印方法需要精心控制材料并反復(fù)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整，而這在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中并不總是可行的。

丹尼爾·科特（Danielle Cote）是伍斯特理工學(xué)院機(jī)械與材料工程系的副教授，也是項(xiàng)目的首席研究員，他說(shuō)道：“這項(xiàng)工作至關(guān)重要，因?yàn)樗屛覀兡軌驖M懷信心地利用未知來(lái)源的材料制造出高質(zhì)量的組件。我們的目標(biāo)不僅僅是構(gòu)建一個(gè)單一的解決方案，而是創(chuàng)建一個(gè)指導(dǎo)未來(lái)創(chuàng)新的框架。通過(guò)改進(jìn)我們對(duì)材料性能的預(yù)測(cè)和理解，我們可以為利用各種不可預(yù)測(cè)的來(lái)源材料實(shí)現(xiàn)增材制造的新進(jìn)展鋪平道路。”

項(xiàng)目將利用伍斯特理工學(xué)院（WPI）博士生斯蒂芬·普萊斯開(kāi)發(fā)的人工智能軟件來(lái)預(yù)測(cè)不同成分下的材料行為，從而優(yōu)化和自動(dòng)化表征過(guò)程。通過(guò)簡(jiǎn)化流程，產(chǎn)品可以快速生產(chǎn)，同時(shí)又不會(huì)犧牲耐用性和強(qiáng)度。研究人員將設(shè)計(jì)一個(gè)概念驗(yàn)證探空火箭來(lái)測(cè)試混合金屬的結(jié)構(gòu)完整性并測(cè)量性能和可靠性。

△科學(xué)家利用廢金屬開(kāi)發(fā)出 3D 打印火箭部件；圖片：伍斯特理工學(xué)院

廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景

除了國(guó)防應(yīng)用外，這項(xiàng)工作還廣泛應(yīng)用于能源和交通運(yùn)輸?shù)?/span>行業(yè)。這種方法可部署在潛艇、航空母艦、救災(zāi)區(qū)以及傳統(tǒng)供應(yīng)鏈難以維持的偏遠(yuǎn)地區(qū)。通過(guò)解決材料性能、設(shè)備尺寸和預(yù)測(cè)模型精度等關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)，這項(xiàng)創(chuàng)新正在為更具彈性和可持續(xù)性的制造解決方案鋪平道路，這些解決方案既能滿足應(yīng)急響應(yīng)的需求，也能滿足長(zhǎng)期基礎(chǔ)設(shè)施需求。

作為項(xiàng)目的一部分，WPI 團(tuán)隊(duì)將與分包商合作，其中包括兩家 WPI 校友領(lǐng)導(dǎo)的公司、西門(mén)子以及兩家來(lái)自加州的小型企業(yè)：NightshadeCorporation 將負(fù)責(zé)將廢金屬轉(zhuǎn)化為粉末，Citrine Informatics 將專注于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)。這凸顯了該項(xiàng)目在勞動(dòng)力發(fā)展中的關(guān)鍵作用。通過(guò)整合先進(jìn)的材料信息學(xué)、人工智能驅(qū)動(dòng)的決策和創(chuàng)新的增材制造技術(shù)，該計(jì)劃正在幫助培養(yǎng)下一代工程師和科學(xué)家，確保擁有一支能夠在未來(lái)維持和擴(kuò)展這些創(chuàng)新的熟練勞動(dòng)力隊(duì)伍。

資助項(xiàng)目的分包商Solvus Global的首席執(zhí)行官Aaron Birt表示：“制造業(yè)的未來(lái)是眾多學(xué)科的交叉融合，包括軟件、機(jī)器人、人工智能、材料科學(xué)和機(jī)械工程。這是一個(gè)難得的機(jī)會(huì)，它展現(xiàn)了在地球、月球乃至更遠(yuǎn)的任何地方提供制造解決方案所需的廣泛技術(shù)專長(zhǎng)。這一提議展現(xiàn)了研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)想和交付未來(lái)解決方案的真正能力。”

項(xiàng)目撥款分包商 VALIS Insights 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Emily Molstad 表示：“VALIS 的成立旨在提供賦能技術(shù)，最大限度地回收寶貴材料，造福子孫后代。我們看到，隨著原材料生產(chǎn)商和制造商力求確保可靠的廢料供應(yīng)，并提高回收利用率以降低成本，回收行業(yè)正日益垂直整合。通過(guò)該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的技術(shù)將不僅在偏遠(yuǎn)、資源匱乏的地區(qū)，而且在整個(gè)回收價(jià)值鏈中，釋放出更高水平的升級(jí)改造能力，并有可能增強(qiáng)國(guó)內(nèi)制造能力。”

在伍斯特理工學(xué)院，除了Cote之外，助理研究教授Kyle Tsaknopoulos也將與幾名博士生、碩士生和本科生一起參與該項(xiàng)目。項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2027年11月完成。

(責(zé)任編輯：admin)

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