Clé à emporter
- Votre imprimante 3D pourrait éventuellement produire des matériaux plus résistants grâce aux progrès de la recherche assistée par l'IA.
- Les chercheurs du MIT ont développé un algorithme qui exécute la majeure partie du processus de découverte de matériaux.
- L'équipe a utilisé le système pour améliorer une nouvelle encre d'impression 3D qui durcit lorsqu'elle est exposée à la lumière ultraviolette.
Les imprimantes 3D domestiques pourraient devenir plus utiles grâce aux progrès de l'intelligence artificielle (IA).
Selon un article récemment publié, des chercheurs utilisent l'apprentissage automatique pour rendre les supports d'impression plus solides et plus résistants.
Les nouveaux matériaux pourraient avoir des applications allant de l'impression 3D industrielle à l'impression 3D amateur, comme des emballages adaptés à des appareils électroniques spécifiques, des équipements de protection individuelle personnalisés ou même des meubles design, Keith A. Brown, professeur d'ingénierie à l'Université de Boston qui était parmi les chercheurs menant l'étude, a déclaré Lifewire dans une interview par e-mail.
"Notre objectif est d'apprendre à imprimer en 3D des composants mécaniques performants", a-t-il ajouté. "Ceux-ci peuvent avoir des applications allant de l'impression 3D industrielle à l'impression 3D amateur, comme des emballages adaptés à des appareils électroniques spécifiques, des équipements de protection individuelle personnalisés ou même des meubles design."
Imprimer quelque chose ?
Dans le système développé par l'équipe de Brown, un algorithme effectue la majeure partie du processus de découverte pour trouver de nouveaux supports d'impression.
"Notre approche consiste à combiner la fabrication et les tests automatisés avec l'apprentissage automatique pour identifier rapidement et efficacement les composants hautement performants", a déclaré Brown. "Essentiellement, nous avons un robot autonome qui étudie ces systèmes mécaniques sous notre supervision."
Si vous vouliez concevoir de nouveaux types de batteries plus efficaces et moins coûteuses, vous pourriez utiliser un système comme celui-ci pour le faire.
Un humain sélectionne quelques ingrédients, entre des détails sur leurs compositions chimiques dans l'algorithme et définit les propriétés mécaniques du nouveau matériau. L'algorithme augmente ou diminue ensuite les quantités de ces composants et vérifie comment chaque formule affecte les propriétés du matériau avant d'arriver à la combinaison idéale.
Les chercheurs ont utilisé le système pour améliorer une nouvelle encre d'impression 3D qui durcit lorsqu'elle est exposée à la lumière ultraviolette, selon l'article. Ils ont identifié six produits chimiques à utiliser dans les formulations et ont fixé l'objectif de l'algorithme pour découvrir le matériau le plus performant en termes de ténacité, de rigidité et de résistance.
Sans l'IA, l'optimisation de ces trois propriétés serait délicate car elles peuvent fonctionner à contre-courant. Par exemple, le matériau le plus résistant peut ne pas être le plus rigide.
"L'exploration par force brute pourrait permettre l'exploration d'environ 100 matériaux", a déclaré Joshua Agar, professeur à l'université de Lehigh qui utilise l'apprentissage automatique pour découvrir de nouveaux matériaux, à Lifewire dans une interview par e-mail. "L'IA et les expériences automatisées peuvent permettre de rechercher des millions d'échantillons."
Un chimiste humain essaierait généralement de maximiser une propriété à la fois, ce qui entraînerait de nombreuses expériences et beaucoup de déchets. Mais l'IA a été capable de le faire beaucoup plus rapidement qu'un humain.
"L'utilisation de l'IA dans l'impression 3D permet [d'effectuer] des centaines de répétitions avec les caractéristiques souhaitées dans le même laps de temps qu'un chimiste en effectuant une ou deux", Alessio Lorusso, PDG de Roboze, une entreprise qui utilise l'IA pour développer des matériaux, a déclaré Lifewire dans une interview par e-mail. Il n'a pas participé à la recherche du MIT. "Il s'agit évidemment d'une technologie remarquable qui permet de réduire les délais et les coûts."
Le futur peut être imprimé
Le processus de découverte des matériaux d'impression pourrait être encore plus rapide avec plus d'automatisation, a déclaré Mike Foshey, professeur au MIT et co-auteur principal de l'article, dans un communiqué de presse. Les chercheurs ont mélangé et testé chaque échantillon à la main, mais des robots pourraient faire fonctionner les systèmes de distribution et de mélange dans les futures versions du système.
À terme, les chercheurs prévoient de tester le processus d'IA pour des utilisations autres que le développement de nouvelles encres d'impression 3D.
"Cela a de larges applications dans la science des matériaux en général", a déclaré Foshey. "Par exemple, si vous vouliez concevoir de nouveaux types de batteries plus efficaces et moins coûteuses, vous pourriez utiliser un système comme celui-ci pour le faire. Ou, si vous vouliez optimiser la peinture d'une voiture performante et respectueuse de l'environnement., ce système pourrait le faire aussi."
Les possibilités pour les matériaux basés sur l'IA sont "infinies" une fois que l'algorithme est développé et que la machine dispose de suffisamment de données pour commencer à l'appliquer avec précision, a déclaré Lorusso.
"Nous pensons qu'il est utile de trouver de nouveaux matériaux car les performances atteintes aujourd'hui par les super polymères et les composites offrent la possibilité de produire des pièces d'usage final", a-t-il ajouté. "Ils pourraient remplacer les métaux et créer un modèle d'économie circulaire, où la matière première continue de se régénérer grâce à un recyclage constant."
