ORNL發(fā)布用于3D打印質(zhì)量監(jiān)控的智能數(shù)據(jù)集

2025年8月27日，南極熊獲悉，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）發(fā)布了最新的Peregrine軟件的綜合數(shù)據(jù)集，這套軟件用于監(jiān)測(cè)和分析通過(guò)粉末床增材制造技術(shù)生產(chǎn)的零件。數(shù)據(jù)集由美國(guó)能源部制造示范設(shè)施制作，作為一項(xiàng)研究的一部分，旨在建立制造異常、內(nèi)部缺陷和機(jī)械性能之間的相關(guān)性。

△ORNL研究人員Luke Scime和Zackary Snow使用Peregrine軟件在3D打印過(guò)程中監(jiān)控和分析組件。（圖片來(lái)源：Genevieve Martin/ORNL，美國(guó)能源部）

數(shù)據(jù)集專(zhuān)注于激光粉末床熔融(L-PBF)，這是一種利用激光熔化并融合金屬粉末以逐層創(chuàng)建金屬零件的工藝。它包含機(jī)器工藝參數(shù)、傳感器數(shù)據(jù)、幾何形狀以及從多個(gè)角度和照明類(lèi)型捕獲的 3D 構(gòu)建過(guò)程的詳細(xì)圖像，結(jié)合了高分辨率可見(jiàn)光和近紅外成像以及打印部件的X射線(xiàn)掃描。

ORNL 制造系統(tǒng)分析小組的研究員 Luke Scime 說(shuō)道：“Peregrine在打印過(guò)程中會(huì)拍攝圖像，利用人工智能來(lái)查找異常。你會(huì)對(duì)每一層都進(jìn)行這樣的處理，然后構(gòu)建一個(gè)包含所有可能存在問(wèn)題位置的三維地圖，并嘗試預(yù)測(cè)哪些位置可能會(huì)在最終部件中造成問(wèn)題。”

Peregrine 軟件的自定義算法使用圖像的像素值來(lái)仔細(xì)檢查邊緣、線(xiàn)條、角落和紋理的組成，并向操作員發(fā)送有關(guān)打印過(guò)程中任何問(wèn)題的警報(bào)，以便他們能夠快速進(jìn)行調(diào)整。

Peregrine 通過(guò)動(dòng)態(tài)多標(biāo)簽分割卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (DMSCNN) 查看來(lái)自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，以檢測(cè)問(wèn)題并發(fā)出警報(bào)。例如，L-PBF打印件會(huì)出現(xiàn)飛濺，即激光熔化金屬粉末時(shí)，熔融材料會(huì)噴出。這些飛濺的顆?？赡軙?huì)落在零件的其他位置，從而影響整體質(zhì)量。新的數(shù)據(jù)集包含所有 DMSCNN 分割結(jié)果以及經(jīng)疲勞測(cè)試并受到此類(lèi)飛濺引起的擾動(dòng)的樣本。

這套全面的信息支持用于增材制造(AM)流程數(shù)字化認(rèn)證的AI模型開(kāi)發(fā)。通過(guò)使用改進(jìn)的開(kāi)源Peregrine數(shù)據(jù)集，研究人員和制造商可以為3D打印部件開(kāi)發(fā)更智能、更自適應(yīng)的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制系統(tǒng)。

其他為新數(shù)據(jù)集做出貢獻(xiàn)的ORNL研究人員包括Zackary Snow、Chase Joslin、William Halsey、Andres Marquez Rossy、Amir Ziabari、Vincent Paquit和Ryan Dehoff。數(shù)據(jù)集的標(biāo)題為“激光粉末床融合增材制造工藝的原位可見(jiàn)光和熱成像數(shù)據(jù)與X射線(xiàn)計(jì)算機(jī)斷層掃描和疲勞數(shù)據(jù)聯(lián)合配準(zhǔn)”。  

德克薩斯大學(xué)巴特爾分校代表美國(guó)能源部科學(xué)辦公室管理橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，是美國(guó)物理科學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的最大支持者。美國(guó)能源部科學(xué)辦公室致力于解決當(dāng)今時(shí)代一些最緊迫的挑戰(zhàn)。