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南洋理工大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種快速、低成本的成像方法，可以分析3D打印金屬零件的結(jié)構(gòu)，以評(píng)估材料的質(zhì)量。該系統(tǒng)使用一臺(tái)光學(xué)相機(jī)、一個(gè)光源和一臺(tái)運(yùn)行該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的專有機(jī)器學(xué)習(xí)軟件的筆記本電腦。

大多數(shù)3D打印金屬合金由各種微觀晶體組成，這些晶體在形狀、大小和原子晶格方向上都不同。將這些信息映射出來(lái)，就可以推斷出合金的性能，比如強(qiáng)度和韌性。為了分析這種微觀結(jié)構(gòu)，通常使用掃描電子顯微鏡，這是一個(gè)昂貴且耗時(shí)的過(guò)程。

另一方面，團(tuán)隊(duì)方法中涉及的硬件成本不到2萬(wàn)美元。該方法首先用化學(xué)物質(zhì)處理金屬表面，以揭示微觀結(jié)構(gòu)，然后將樣品面向相機(jī)放置，相機(jī)在光源從不同方向照亮金屬時(shí)拍攝多幅圖像。

然后，該軟件分析光從不同金屬晶體表面反射產(chǎn)生的圖案，然后推斷出它們的方向。整個(gè)過(guò)程大約需要15分鐘。

研究人員說(shuō)：“使用我們廉價(jià)且快速的成像方法，我們可以很容易地區(qū)分好的3D打印金屬零件和有缺陷的零件。目前，除非我們?cè)敿?xì)評(píng)估材料的微觀結(jié)構(gòu)，否則無(wú)法區(qū)分它們?！?/p>

沒(méi)有兩個(gè)3D打印的金屬零件是平等的，即使它們可能是使用相同的技術(shù)生產(chǎn)的，并且具有相同的幾何結(jié)構(gòu)。從概念上講，這類似于兩個(gè)完全相同的木制工藝品可能各自具有不同的紋理結(jié)構(gòu)。

研究人員認(rèn)為，該團(tuán)隊(duì)的成像方法有可能簡(jiǎn)化3D打印或添加制造生產(chǎn)的金屬合金零件的認(rèn)證和質(zhì)量評(píng)估。

3D打印金屬零件最常用的技術(shù)之一是使用高功率激光熔化金屬粉末，并將其逐層熔合在一起。然而，微觀結(jié)構(gòu)以及印刷金屬的質(zhì)量取決于幾個(gè)因素，其中包括激光的速度和強(qiáng)度，在添加下一層之前冷卻的時(shí)間，以及使用的金屬粉末的類型和品牌。

該團(tuán)隊(duì)沒(méi)有使用一個(gè)復(fù)雜的程序來(lái)根據(jù)采集到的光學(xué)信號(hào)測(cè)量晶體方向，而是使用了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為其提供數(shù)百?gòu)埞鈱W(xué)圖像以供學(xué)習(xí)。最終，它學(xué)會(huì)了根據(jù)光如何從金屬表面散射的差異，從圖像中預(yù)測(cè)金屬中晶體的方向。

然后，他們測(cè)試了該方法，以創(chuàng)建一個(gè)完整的“晶體方向圖”，該圖提供了有關(guān)晶體形狀、大小和原子晶格方向的全面信息。

該團(tuán)隊(duì)目前正在與NTU的創(chuàng)新和企業(yè)公司NTUitive進(jìn)行討論，以探索成立一家分拆公司或許可其專利的可能性。