3D打印和制造領(lǐng)域的人工智能已經(jīng)出現(xiàn)，并且正在不斷發(fā)展。它的發(fā)展方式至關(guān)重要。惠普個(gè)性化和3D打印全球軟件和數(shù)據(jù)主管Arvind Rangarajan表示：“我們現(xiàn)在正在探討人工智能對(duì)3D打印的影響有多大?！庇泻芏鄤?chuàng)新值得期待，但也有理由謹(jǐn)慎行事。

Rangarajan表示，過去幾年來，他一直在為惠普制定“整體人工智能戰(zhàn)略”，以便順利實(shí)施人工智能3D打印工具。他與All3DP坐下來討論惠普和3D打印行業(yè)的人工智能：人工智能從何而來，現(xiàn)在在哪里，未來將走向何方。

HP Multi Jet 5200系列3D打印解決方案（來源：HP）

維護(hù)和可用性

隨著最近人們對(duì)人工智能應(yīng)用的興趣呈爆炸式增長，與Nvidia等公司合作和投資的機(jī)會(huì)已經(jīng)成熟?；萜枕槕?yīng)潮流，在軟件和硬件層面實(shí)施人工智能技術(shù)。

HP已經(jīng)在利用傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，為其預(yù)測性維護(hù)軟件收集各種遙測數(shù)據(jù)。

Rangarajan表示，預(yù)測性維護(hù)是惠普應(yīng)用人工智能的首批應(yīng)用之一。該公司的聚合物3D打印機(jī)（即Jet Fusion機(jī)器）有30多個(gè)集成警報(bào)，可以在硬件故障前“幾周到一個(gè)月”向用戶發(fā)出警報(bào)，讓企業(yè)能夠根據(jù)自己的情況進(jìn)行準(zhǔn)備和維修。

但現(xiàn)代人工智能解決方案為惠普打開了超越傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的大門，使其能夠追求令人垂涎的進(jìn)步，例如提高金屬等苛刻材料的零件重復(fù)性。惠普通過數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)：該軟件可以使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來模擬力對(duì)物體的影響。結(jié)果非常明顯；惠普的數(shù)字孿生技術(shù)通過預(yù)測和解釋變形的算法幫助更好地準(zhǔn)備打印部件。

斯坦福測試模型證明了變形預(yù)測的必要性（來源：Nvidia）

盡管制造商已經(jīng)能夠在其生產(chǎn)框架內(nèi)收集有關(guān)零件重復(fù)性的數(shù)據(jù)，但直到最近人工智能模型的改進(jìn)，相對(duì)較小的數(shù)據(jù)集才能夠提供有意義的見解，Rangarajan說。

現(xiàn)在，與Nvidia等主要AI公司的合作釋放了這些較小數(shù)據(jù)集的潛力?；萜绽貌⑴c了Nvidia的開源Modulus框架，開發(fā)了Virtual Foundry Graphnet模型：一種基于圖形的深度學(xué)習(xí)算法，使用戶能夠預(yù)測零件變形，例如金屬粘合劑噴射應(yīng)用中的收縮、彎曲和下垂。

在7月份發(fā)表在《傳感器與材料》雜志上的一篇研究論文中，惠普?qǐng)F(tuán)隊(duì)表示，其基于圖形的深度學(xué)習(xí)方法“與傳統(tǒng)物理模擬軟件相比，實(shí)現(xiàn)了顯著的速度提升，同時(shí)保持了可接受的精度水平”。所達(dá)到的精度水平為“單個(gè)燒結(jié)步驟中63毫米測試部件的平均偏差為0.7微米……整個(gè)燒結(jié)周期的平均偏差為0.3毫米。”

“人們需要更高的可靠性和一致性，無論是在構(gòu)建過程中，還是在構(gòu)建過程中，還是在打印機(jī)之間，”Rangarajan說?！耙虼?，從[AI]技術(shù)的發(fā)展以及3D的需求來看，這是一個(gè)很好的匹配。那時(shí)人們才真正開始將AI應(yīng)用于3D打印，因?yàn)樗_始投入生產(chǎn)。而[用戶]認(rèn)為，‘哦，我現(xiàn)在可以使用軟件和我們收集的數(shù)據(jù)，并真正提供一個(gè)有意義的模型，該模型可以幫助實(shí)現(xiàn)機(jī)器之間和機(jī)器之間的可靠、一致的生產(chǎn)?！?/span>

人工智能輔助設(shè)計(jì)

盡管惠普現(xiàn)有的人工智能預(yù)測性維護(hù)已在車間發(fā)揮作用，并且變形模型很快將提高金屬3D打印的可重復(fù)性，但Rangarajan仍然認(rèn)為3D設(shè)計(jì)等技能障礙是人工智能即將解決的技術(shù)采用的主要障礙。

第一個(gè)進(jìn)行設(shè)計(jì)的領(lǐng)域是3D掃描。

HP和其他增材制造行業(yè)公司使用“人體貼合”工具，利用3D掃描技術(shù)來制造個(gè)性化產(chǎn)品，例如矯形器和其他醫(yī)療設(shè)備。但當(dāng)涉及到精密貼合產(chǎn)品時(shí)，3D掃描并不是一個(gè)看似即插即用的解決方案。

3D掃描過程會(huì)產(chǎn)生大量點(diǎn)云，必須由經(jīng)驗(yàn)豐富的3D建模師去除毛刺，然后才能實(shí)施設(shè)計(jì)并制作出可供使用的模型。雖然這個(gè)過程需要一些3D建模技能，但它基本上是常規(guī)操作。因此，惠普正在努力使用AI算法更好地自動(dòng)化個(gè)性化設(shè)計(jì)流程，該算法進(jìn)行3D掃描并通過識(shí)別模型中的關(guān)鍵標(biāo)志來簡化數(shù)據(jù)，然后使用這些標(biāo)志以參數(shù)化方式創(chuàng)建個(gè)性化設(shè)計(jì)。

“我們創(chuàng)建了一個(gè)里程碑評(píng)分，即人與人之間的差異，將其映射到可以快速提供給客戶的設(shè)計(jì)中，”Rangarajan解釋道?！耙虼?，我們無需等待幾個(gè)小時(shí)才能將其發(fā)送給遠(yuǎn)程第三方設(shè)計(jì)師，讓他們查看這個(gè)點(diǎn)云并手動(dòng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，我們現(xiàn)在可以在客戶還在診所時(shí)立即為他們提供設(shè)計(jì)選項(xiàng)?！?/span>

HP身體適配應(yīng)用示例（來源：HP）

雖然3D掃描似乎是HP解決設(shè)計(jì)障礙的最直接方法，但它并不是唯一的方法。3D模型的生成AI（或文本到3D）也顯示出前景，HP及其合作伙伴已經(jīng)向大量觀眾展示了這項(xiàng)技術(shù)。

在加利福尼亞州圣何塞舉行的Nvidia GTC會(huì)議上，惠普與Nvidia和Shutterstock合作展示了完整的端到端文本到3D模型流程，與會(huì)者可以在一分鐘內(nèi)實(shí)時(shí)從文本生成3D模型。

Nvidia博客在談到此次演示時(shí)表示：“Shutterstock的3D AI生成器使設(shè)計(jì)師能夠快速迭代概念，創(chuàng)建數(shù)字資產(chǎn)，HP可以通過自動(dòng)化工作流程將其轉(zhuǎn)換為3D可打印模型。”

Rangarajan表示，該管道可自動(dòng)處理顏色映射、跟蹤零件以確保穩(wěn)定性，并允許用戶在需要時(shí)添加支架，隨后他補(bǔ)充說，惠普正在內(nèi)部采取下一步行動(dòng)，創(chuàng)建自己的文本轉(zhuǎn)3D應(yīng)用程序。“通過結(jié)合不同的生成AI技術(shù)，我們可以創(chuàng)建比NVIDIA文本轉(zhuǎn)3D管道更詳細(xì)的模型?！?/span>

材料配方與注意事項(xiàng)

盡管惠普在文本轉(zhuǎn)3D應(yīng)用程序方面最直觀、應(yīng)用范圍最廣的成果令人興奮不已，但Rangarajan表示，該流程仍在開發(fā)中，盡管公司內(nèi)部對(duì)前景充滿熱情，但他明確表示，保持現(xiàn)實(shí)的預(yù)期對(duì)于在行業(yè)中成功應(yīng)用AI工具至關(guān)重要。

“如果有人過度承諾人工智能可以為某個(gè)流程帶來什么，而最終卻失敗了，那么這將影響到市場上的每一家OEM，”他說?！斑@種情況以前在增材制造領(lǐng)域也發(fā)生過。人們過度承諾，破壞了那些在開發(fā)方面更加謹(jǐn)慎的人的潛力。”

從某種程度上來說，這種情況也已經(jīng)發(fā)生在人工智能領(lǐng)域。Rangarajan哀嘆道，其他人工智能應(yīng)用程序開發(fā)人員聲稱數(shù)據(jù)濫用，這破壞了有關(guān)數(shù)據(jù)隱私和人工智能的對(duì)話，使得在努力收集應(yīng)用程序所需的數(shù)據(jù)集的同時(shí)，更難緩解客戶的隱私擔(dān)憂，而這些應(yīng)用程序可能對(duì)3D打印行業(yè)大有裨益。材料配方和開發(fā)就是其中之一，Rangarajan認(rèn)為這是推動(dòng)3D打印普及的驅(qū)動(dòng)力。

“我們必須在數(shù)據(jù)所有權(quán)、數(shù)據(jù)、隱私安全方面找到正確的操作機(jī)制，以便能夠以匿名方式從客戶那里收集這些數(shù)據(jù)，從而真正加快我們改進(jìn)和優(yōu)化[3D打印]流程的速度，”他說。“如今，開發(fā)和改進(jìn)工藝的周期，即使是聚合物，也可能是幾個(gè)月，而金屬則需要幾年。優(yōu)化需要兩年、三年的時(shí)間。但如果你能收集這些數(shù)據(jù)，可能需要幾周時(shí)間。對(duì)于聚合物，可能只需要幾天時(shí)間?！?/span>

AI材料配方是Rangarajan AI戰(zhàn)略的一個(gè)支柱，他預(yù)計(jì)該戰(zhàn)略將在未來三到五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)，但如果惠普等制造商與其用戶之間沒有信任，這一目標(biāo)就無法實(shí)現(xiàn)。

幸運(yùn)的是，惠普的大量AI解決方案已經(jīng)在路上，而Rangarajan在發(fā)布之前設(shè)定的成功標(biāo)準(zhǔn)很高。他談到應(yīng)用程序“擊敗專家”的重要性?！拔蚁Ｍ鸄I解決方案能夠提供非同尋常的見解，”他說?！耙虼?，如果HP Multi Jet Fusion技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)豐富的用戶永遠(yuǎn)不會(huì)做出這樣的決定，而AI正在幫助他們做出決定，那么這將改善他們的流程。”

該公司新推出的和即將推出的人工智能應(yīng)用程序有著很高的期待。

編譯整理：ALL3DP