研究者は、レーザービーム溶接用に3Dプリントコンポーネントを最適化します

射出成形されたプラスチック部品の場合、レーザー伝送溶接はすでに成熟した工業用接合プロセスです。 ただし、3Dプリンターのコンポーネントの場合、3D印刷されたコンポーネントのキャビティと境界層が均一な溶接を妨げるため、接続は機能しません。 アディティブマニュファクチャリングでは、2つのコンポーネントが同じではないため、これらのキャビティと境界層はコンポーネントごとに独立しています。 同じシリーズのコンポーネントでも外観は同じで、内部構造が異なる場合があります。

エキスパートシステムが時間のかかる分析に取って代わります

中小企業（SME）が事前に各コンポーネントを詳細に分析せずに3D印刷されたプラスチックコンポーネントのレーザー溶接を使用するために、IPHおよびLZHの科学者は、エキスパートシステムを開発し、このコンピュータープログラムにプロセス知識をバンドルすることを望んでいます。

あるプロジェクトでは、研究者はこの目的のために溶融堆積モデリング（FDM）を研究しています。この積層造形プロセスでは、薄い溶融プラスチックの糸が互いに重なっています。



3D プリント サンプル コンポーネント: いわゆる透過率、つまり光透過率は、層の厚さと層の方向に依存します

3D プリント プロセスの開始前であっても、エキスパート システムは、可能な限り高い透過率、つまりレーザー ビームの可能な限り高い透過率を達成するために、どの材料、どの層の厚さ、どの層の方向が最適かについてアドバイスする必要があります。この予備作業により、印刷されたコンポーネントは将来最適に溶接することができます。

AIを使用してプロセスをコンポーネントに適応させる

さらに、科学者は空間分解能で透過率を測定する方法を開発することを望んでいます。これには、単一コンポーネントのレーザービームがどのポイントでどの程度透過するかを決定することが含まれます。次に、エキスパートシステムの助けを借りて、これらのデータを使用してレーザー透過溶接プロセスを制御します。

ある時点でレーザービームの透過率が低い場合は、レーザー出力を上げる必要があります。コンポーネントが別のポイントでより透明である場合は、より低いレーザー出力で十分です。研究者の目標は、3D印刷部品がレーザービームを均一に透過できない場合でも、透過の関数としてレーザー出力を調整して均一な溶接シームを生成するプロセス制御システムを開発することです。

科学者は、機械学習手法を使用して情報を処理することを望んでいます。計画は、エキスパート システムが学習できるようにする人工知能の一種であるニューラル ネットワークを使用することです。システムは、さまざまな入力変数と印刷された結果の間の相関関係を独立して認識することを学習し、それによって予想される伝送を予測します。



プラスチックを接合するためにレーザー透過溶接を使用する

レーザー透過溶接は、熱可塑性プラスチック製の部品を接合するために使用できます-非接触、自動化、非機械的、低熱応力。 1 つは透明なプラスチックでできており、もう 1 つは不透明なプラスチックでできている 2 つの接合パートナーを、レーザー ビームで互いに溶接します。レーザービームは透明な接合パートナーを透過し、不透明なプラスチックに当たると、レーザーは吸収されて熱に変換されます。その結果、接続領域のプラスチックが溶融し、溶接シームが生成されます。

IPHとLZHは、研究プロジェクトで業界と緊密に協力しています。プロジェクトに付随する委員会には、レーザー技術、積層造形、プラントエンジニアリングの分野の企業が含まれています。他の企業もこのプロジェクトに参加できます。人工知能や積層造形を含む企業が特に求められています。

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