A generatív mesterséges intelligenciától már megszoktuk, hogy a betáplált utasítások alapján a korábban feldolgozott ismeretanyag alkalmazásával új tartalmakat – szöveget, számítógépes kódot, képet, hangot, videót – hozzon létre. Az MI-vel generálható tartalmak sora azonban itt nem ér véget: az additív gyártás 3D-modelljei is „teremthetők” vele.
◼︎ MI tervez, nyomtató végez
Az elmúlt másfél-két évben több tucat új vagy továbbfejlesztett, MI-alapú 3D modellgenerátor jelent meg a piacon. Használatukkal percek alatt elkészíthetők a tervek, így a manuális tervezéshez vagy profi tervezők igénybe vételéhez képest jelentős időt és pénzt takaríthatnak meg a felhasználók.
Az asztali printereket fejlesztő és gyártó kínai Bambu Lab januárban mutatta be azt az alkalmazását, amellyel képi vagy szöveges promptok alapján hozhatók létre háromdimenziós nyomtatható fantázialények. De az ipari felhasználásban is van fantázia: az ipari nyomtatásban kulcsszerepet játszó amerikai Markforged alapítói által fejlesztett Backflip AI 30 millió dolláros tőkéhez jutott befektetőktől.
A két generátor a 3D nyomtatás két legelterjedtebb felhasználási lehetőségét, a magán- és az ipari felhasználást szemlélteti. Míg a 2010-es évek első felét a fogyasztói termékeket előállító, inkább otthoni és desktop rendszerek jellemezték. A nagyobb méretű, ipari 3D printerek a 2020-as évek elején vették át a dominanciát. Ezzel együtt megváltozott a gyártók felfogása is. A technológia hőskorában úgy képzelték, hogy minden háztartásban használnak majd 3D nyomtatót, de ebből nem lett semmi: inkább vállalkozások kínálják szolgáltatásként a 3D nyomtatást, bár természetesen továbbra is akadnak lelkes amatőrök. No és természetesen nem szabad megfeledkezni az ipari felhasználásról sem, amely egyre inkább teret nyer.
Mindent optimalizálnak
Az ipari 3D nyomtatásban, például a légijármű- és az autóiparban, az egészségügyben vagy a gyártásban a tervezési folyamat leegyszerűsítésére, szerkezetek optimalizálására, manuálisan csak nehezen és/vagy időigényesen – vagy sehogy sem – létrehozható komplex geometriák megvalósítására, meglévő tervek módosítására, továbbfejlesztésére használják elsősorban a modellgenerátorokat.
A generatív tervezés az MI egyik legfontosabb 3DP-alkalmazása. Az algoritmusok megadott korlátok és paraméterek (tömeg, szilárdság, anyaghasználat, egyebek) alapján több tervezési opciót és iterációt készítenek és optimalizálnak. Ennek köszönhetően kevesebb anyagból hatékonyabb szerkezetek alakíthatók ki. Az Autodesk generatív tervezőeszközei például könnyű, mégis nagy teherbírású alkatrészek autóipari gyártásában játszanak fontos szerepet. A General Motors ezzel a módszerrel az eredetinél negyven százalékkal könnyebb és húsz százalékkal erősebb üléskonzolt dolgozott ki.
 Nyomtatásra terveznek Az MI legnagyobb hozzájárulása a 3D nyomtatás fejlődéséhez a DfAM (Design for Additive Manufacturing) alapelvek gépi „kikényszerítése” lehet, mondja Dienes Endre, a Materialise NV termékkoordinátora, akinek több mint tíz éves tapasztalata van 3D nyomtatásban. A 3D nyomtatás, mint gyártási eljárás ugyanis nagyon hasznos és anyagilag is kedvező tud lenni – de csak ha megfelelő tervek készülnek hozzá. Ehhez képest még a magas minőséget képviselő ipari szereplők is úgy terveznek nyomtatásra szánt alkatrészeket, mintha azok a hagyományos gyártási eljárások sajátosságai szerint készülnének. „Az MI leegyszerűsítheti a technológiára szabott tervezést: egy kapcsolóval válthatunk a gyártási módok között, és a geometria ahhoz igazodik. Sőt, olyan modellek is készülhetnek, amelyek figyelembe veszik a termék teljes életciklusát, és nyomtathatók vagy fröccsönthetők áttervezés nélkül”, teszi hozzá Dienes Endre. |
Egy másik gyakori felhasználási terület a topológia optimalizálása. Ezek az eszközök elemzik a már meglévő 3D modelleket, majd úgy távolítják el a szükségtelen anyagot, hogy közben megőrzik a szerkezet integritását. A módszer kiválóan alkalmas a nyomatok tömegének és anyagköltségének csökkentésére. Ipari gépek alkatrészeinek tervezéséhez a Siemens és az ANSYS is alkalmaz topológia-
optimalizálást, biztosítva a teljesítménykövetelményeknek való megfelelést.
Az egészségügyben betegspecifikus beültetések, protézisek és sebészeti útmutatók készítésére használnak modellgenerátorokat. Orvosi képalkotó eszközökből (CT-ből, MRI-ből) származó adatokat elemezve dolgozzák ki az adott személy anatómiájának megfelelő modellt.
A 3D nyomtatás úttörői közé tartozó amerikai 3D Systems a belga Materialise MI-vel alakít ki egyéni ortopédiai implantátumokat és fogpótlásokat. A mesterséges intelligenciával tervezett csípőimplantátumokat úgy formálták meg, hogy tökéletesen illeszkedjenek a páciens csontszerkezetéhez, amivel jelentősen javították a műtéti eredményeket, csökkentették a műtétek időtartamát.
Prototípustól az ellátási láncig
Az ipari 3D nyomtatás legklasszikusabb alkalmazási területe a gyors prototípus-készítés. Ennek folyamatát – például az autógyártásban és a fogyasztói elektronikában – a bemeneti paraméterek alapján történő automatikus tervkészítéssel pörgetik fel a modellgenerátorok. A komplex geometriák gyors gépi kivitelezése után a mérnökök hamarabb tesztelhetik, finomhangolhatják a terveket. Az MI-nek köszönhetően így a vártnál előbb kerülhetnek kereskedelmi forgalomba termékek, és a fejlesztési költségek is alacsonyabbak lehetnek.
Régebbi gépek sérült vagy elhasznált alkatrészeinél gyakran előfordulhat, hogy nem állnak rendelkezésre az eredeti tervrajzok vagy modellek. Ezekben az esetekben a javításhoz először „visszafejtik” a tervrajzot (ez a reverse engineering), majd az alapján végzik el a javítást, esetleg teljesen újat gyártanak belőle. A Geomagic modellgenerátora 3D szkennelés alapján „fejti vissza”, és készíti el a nyomtatható tervet. Az alkalmazás a repülőgépipartól a nehéziparig számos területen elterjedt; előnye, hogy meghosszabbítja drága gépek élettartamát, csökkenti az állásidőt.
A modellgenerátorok az ellátási lánc optimalizálásához is hozzájárulnak. A modellek alapján igény szerint pótalkatrészek készíthetők, a technológia szükségtelenné teszi nagy készletek felhalmozását, biztosítja az „éppen időben” történő gyártást. A Siemens és a HP is használ ilyen MI-ket ipari berendezések tervezésére és 3D nyomtatására. A módszer révén minimalizálható az állásidő, alacsonyabbak lehetnek (ideális esetben megszűnnek) a raktározási költségek, összességében pedig egyszerűbbé válik az ellátási lánc.
