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，美國橡樹嶺國家實驗室（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)測和分析通過粉末床增材制造技術(shù)生產(chǎn)的零件。數(shù)據(jù)集由美國能源部制造示范設(shè)施制作，作為一項研究的一部分，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打印過程中監(jiān)控和分析組件。（圖片來源：Genevieve Martin/ORNL，美國能源部）

數(shù)據(jù)集專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角度和照明類型捕獲的 3D 構(gòu)建過程的詳細(xì)圖像，結(jié)合了高分辨率可見光和近紅外成像以及打印部件的X射線掃描。

ORNL 制造系統(tǒng)分析小組的研究員 Luke Scime 說道：“Peregrine在打印過程中會拍攝圖像，利用人工智能來查找異常。你會對每一層都進(jìn)行這樣的處理，然后構(gòu)建一個包含所有可能存在問題位置的三維地圖，并嘗試預(yù)測哪些位置可能會在最終部件中造成問題?！?/div>

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

Peregrine 通過動態(tài)多標(biāo)簽分割卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (DMSCNN) 查看來自多個傳感器的數(shù)據(jù)，以檢測問題并發(fā)出警報。例如，L-PBF打印件會出現(xiàn)飛濺，即激光熔化金屬粉末時，熔融材料會噴出。這些飛濺的顆粒可能會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)疲勞測試并受到此類飛濺引起的擾動的樣本。

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模型開發(fā)。通過使用改進(jìn)的開源Peregrine數(shù)據(jù)集，研究人員和制造商可以為3D打印部件開發(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光和熱成像數(shù)據(jù)與X射線計算機(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能源部科學(xué)辦公室管理橡樹嶺國家實驗室，是美國物理科學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的最大支持者。美國能源部科學(xué)辦公室致力于解決當(dāng)今時代一些最緊迫的挑戰(zhàn)。