增材制造人工智能转型的五大关键问题

来源： 复材新天地

众所周知，人工智能( AI) 和增材制造 (AM)具有协同作用，为了人工智能在推动设计创新、提高生产效率、确保质量控制和实现 3D 打印大规模定制方面具有积极的作用，那么增材制造中人工智能的转型如何发展？其潜力和关键问题到底是什么？

生成式人工智能的当前趋势
生成式人工智能可以创建新内容。并根据数据模式做出明智决策，已在各个行业取得了重大进展。根据麦肯锡公司 (2023) 的一份报告，生成式人工智能每年可为全球经济增加 2.6 万亿至 4.4 万亿美元，这标志着工业运营的范式转变。

生成式人工智能正在给生命科学、化学、软件工程和产品研发等各个行业的研发 (R&D) 带来一场革命。

●在生物技术制药行业，Entos 等公司正在使用生成式人工智能和自动化合成开发工具来设计小分子疗法。

●软件工程中的人工智能集成显着提高了生产力，微软的 GitHub Copilot 帮助开发人员将任务完成速度提高了 56%。

●在产品研发中，人工智能可以优化虚拟设计和仿真，从而实现更高效的物理测试规划，并减少物理构建和测试的时间。

●在客户服务运营中，生成式人工智能每小时可将问题解决率提高 14%，并将处理问题的时间减少 9%。

工作结构也在发生转变。生成式人工智能预计将自动执行 60% 至 70% 的任务，这些任务会占用员工大量时间，特别是那些需要自然语言理解的任务。这种转变在知识密集型岗位上更为明显，对高工资和教育部门产生了影响。劳动生产率得到提高。这一潜力的充分实现取决于技术采用率和劳动力活动的有效重新部署。将生成式人工智能与其他技术相结合可以进一步放大生产力的增长。

增材制造中的人工智能：根本性转变

1.从解决问题到重新定义方法
就在几年前，提出用人工智能解决制造问题似乎很创新。现在，采用人工智能是解决增材制造问题的主要方向。传统企业使用人工智能主要有两个目的：发现未知问题和提高效率。这种方法的核心是通过人工智能使现有产品更好、更快、更便宜。然而，人工智能往往是现有产品的附加功能，而不是纯人工智能产品的核心。

随着人工智能前沿继续以前所未有的速度扩展，越来越明显的是，人工智能在 3D 打印领域的应用方式需要发生根本性转变。这种必要性源于人工智能不断发展的能力，它正在迅速接近人类水平的表现。然而，人工智能在增材制造领域的应用却落后于金融、医药、教育、高科技等其他行业。人工智能具有学习、适应和决策的能力，有可能彻底改变 3D 打印。从复杂的设计创建到优化生产流程，人工智能的先进认知能力可以带来制造业的突破性进步。

2.初创公司的当务之急：超越效率
增材制造领域的初创企业可能会面临挑战或机遇：他们需要超越仅仅让事情变得更好、更快、更便宜的目标，需要探索人工智能如何成为一种工具，不仅可以提高生产效率，而且可以推动真正的创新。哪些方法可以利用人工智能创造超越传统生产指标的价值？初创公司如何定义只能通过人工智能解决的问题？

3.应对增材制造中的数据挑战
数据是人工智能进步的关键组成部分，但3D打印领域的数据积累和管理仍然很少。与历史悠久的传统生产技术竞争需要大量的数据积累。该策略可能涉及从最少的数据中提取见解，并使用这些见解来减少对大量历史数据的需求。这就引出了一个关键问题：如何加速AM数据的积累？一种可能的解决方案是各个 3D 打印公司之间的合作。如果这些公司能够建立相互信任并共享数据，我们可能会看到巨大突破。

4.协作数据共享作为可能的解决方案
建立信任网络和共享开放数据以使公司能够交流见解和经验的概念可以成为克服数据挑战的宝贵解决方案。想象一下这样一个场景：全球各地的增材制造公司共享他们的打印成功和失败数据、材料属性信息、机器参数和设计优化策略。这个共享数据池将成为人工智能算法的宝贵资源，使它们能够以前所未有的速度学习和改进。

这种协作方法的优点包括快速学习和创新、增强的预测模型、优化的材料使用和跨行业应用。通过访问更广泛的数据，人工智能算法可以加快学习曲线并更快地提高 3D 打印技术的能力。有了更全面的数据，增材制造中的预测模型可以变得更加准确，从而减少打印故障并提高输出质量。共享数据可以更好地理解和优化 3D 打印中使用的材料，从而减少浪费和成本。从增材制造某一领域获得的见解可以应用于其他领域，从而促进 3D 打印各种应用的创新。

2024 年前瞻性问题
增材制造领域人工智能未来的一些关键问题：

1.定义仅人工智能问题：如果我们要确定 3D 打印中只能通过人工智能解决的问题，它们与当前解决的问题有何不同？
2.数据共享协作：增材制造公司如何克服竞争障碍，有效共享数据？什么样的合作模式既安全又有益？
3.超越效率：除了效率、速度和降低成本之外，人工智能如何为 3D 打印做出贡献？是否存在人工智能可以独特地增强增材制造的未开发领域？
4.数据利用策略：鉴于当前 3D 打印中数据可用性的限制，可以采用哪些创新策略来最大化现有数据集的价值？
5.初创企业的创新：增材制造领域的初创企业如何利用人工智能不仅增强现有的制造流程，而且创造颠覆性的技术或方法？培育这种创新需要什么样的支持或生态系统？

结论
增材制造中人工智能的未来之路不仅是优化现有技术，而且是探索未知领域、重新定义制造范式以及解锁前所未有的定制、效率和创新水平。随着增材制造的发展，人工智能与 3D 打印的集成必须超越传统界限，培育创造力、协作和可持续发展的文化。最终目标是建立一个不仅高效、富有成效，而且具有适应性、响应性和责任感的制造生态系统。通过充分利用人工智能的潜力，增材制造行业可以为未来铺平道路，在未来，制造业不仅是制造东西，而且是创造更智能、更个性化和更可持续的解决方案，以满足社会不断变化的需求和价值观。