Un innovador equipo de investigación, liderado por el profesor Seungchul Lee del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) y el profesor Hyoung Seop Kim de POSTECH, ha logrado un avance significativo en la metalurgia gracias a la impresión 3D con IA. Utilizando inteligencia artificial, los investigadores superaron el desafío de la compensación de ductilidad-resistencia en la aleación Ti-6Al-4V, un material crucial en la industria aeroespacial y médica.
Este enfoque revolucionario permitió predecir con precisión las propiedades mecánicas de la aleación y ofrecer datos de incertidumbre, lo que resultó en la producción de componentes metálicos con una resistencia y ductilidad superiores. «En este estudio, al optimizar los parámetros del proceso de impresión 3D con IA y las condiciones de tratamiento térmico, pudimos desarrollar una aleación Ti-6Al-4V de alta ductilidad y alta resistencia con ensayos experimentales mínimos», explicó el profesor Lee. «En comparación con estudios anteriores, logramos una aleación con una resistencia a la tracción final similar pero un mayor alargamiento total, y viceversa».
El estudio, publicado en la prestigiosa revista Nature Communications, recibió financiamiento de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, a través de una subvención del gobierno coreano, y del programa de desarrollo de tecnología nano y material, respaldado por el Ministerio de Ciencias y TIC. Este logro marca un hito en la aplicación de la impresión 3D con IA para la creación de materiales avanzados.
Estudio sobre Fusión Láser en la Cama en Polvo: Nuevos Descubrimientos
La fusión láser en la cama de polvo es una técnica esencial para la producción de aleaciones Ti-6Al-4V, conocidas por su resistencia y biocompatibilidad. Sin embargo, lograr versiones impresas en 3D con alta resistencia y ductilidad ha sido un desafío significativo debido a la vasta cantidad de combinaciones de procesos posibles.
Para abordar este obstáculo, el equipo de investigación desarrolló un marco de aprendizaje activo impulsado por impresión 3D con IA. Este marco explora diversos parámetros de impresión 3D y condiciones de tratamiento térmico, permitiendo al modelo de IA predecir la resistencia a la tracción y el alargamiento, mientras evalúa la incertidumbre de estas predicciones.
Las recomendaciones del modelo de IA se validan mediante la impresión 3D, un internet de alta velocidad y pruebas de tracción, generando datos adicionales sobre las propiedades del material. Estos nuevos datos se incorporan al entrenamiento continuo del modelo de IA, refinando sus capacidades predictivas.
Después de cinco iteraciones de este proceso de refinamiento, se identificaron los parámetros óptimos del proceso y las condiciones de tratamiento térmico. La aleación Ti-6Al-4V impresa en 3D resultante alcanzó una resistencia a la tracción de 1190 MPa y un alargamiento del 16,5%, superando con éxito el desafío de la ductilidad-resistencia.
El profesor Lee explicó que la aplicación de este enfoque de impresión 3D con IA a otras propiedades, como la conductividad térmica y la expansión térmica, permitiría una exploración aún más eficiente de los parámetros del proceso de impresión 3D y las condiciones de tratamiento térmico.
Inteligencia Artificial en la Fabricación Aditiva: El Futuro de la Impresión 3D con IA
La inteligencia artificial está impulsando avances significativos en la fabricación aditiva, transformando la forma en que se diseñan y producen los componentes. Un ejemplo destacado es 1000 Kelvin, una empresa especializada en soluciones de fabricación aditiva impulsadas por IA, que ha presentado Amaize 2.0. Esta solución representa una mejora sustancial en el proceso de fusión de lecho de polvo láser de metal (LPBF), con el objetivo de aumentar la confiabilidad, la eficiencia y la escalabilidad para los fabricantes en diversas industrias.
Otro desarrollo relevante proviene de DynDrite, una empresa especializada en software de impresión 3D, que ha introducido el script Smart Python. Esta herramienta automatiza el cumplimiento de los estándares ASTM/ISO en la fabricación aditiva. Integrado con el software LPBF Pro de DynDrite, este script genera diseños de impresión 3D que se alinean con los estándares de la industria, logrando ahorros de hasta un 99% en mano de obra y reduciendo los errores humanos. Tareas que antes tomaban más de una semana ahora se completan en cuestión de minutos.
Conclusión:
La investigación liderada por el profesor Seungchul Lee y el profesor Hyoung Seop Kim, junto con los avances de empresas como 1000 Kelvin y DynDrite, demuestran el poder transformador de la impresión 3D con IA. Esta tecnología no solo permite superar desafíos técnicos complejos, como la ductilidad-resistencia en aleaciones avanzadas, sino que también optimiza los procesos de fabricación, reduce costos y mejora la calidad de los productos.
A medida que la inteligencia artificial continúa evolucionando, podemos esperar ver aún más innovaciones en la fabricación aditiva, desde el diseño y la simulación hasta el control de procesos y la inspección de calidad. La impresión 3D con IA está abriendo nuevas posibilidades para la creación de materiales y componentes con propiedades personalizadas, impulsando la próxima generación de productos en diversas industrias.
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