KI-gestütztes Design beschleunigt 3D-Druck von NASA-Aluminium
In einer bahnbrechenden Studie aus dem arXiv-Repository (2601.17587v1) zeigen Wissenschaftler, wie KI-gestütztes, adaptives Experimentdesign die Konfiguration von Additive-Manufacturing-Prozessen für Metalllegierungen revolutioniert. Durch die intelligente Auswahl von Parameterkombinationen anstelle des herkömmlichen Trial-and-Error-Ansatzes können nun viel schneller und ressourcenschonender optimale Druckeinstellungen gefunden werden.
Die Herausforderung bei der additiven Fertigung von Metalllegierungen liegt in der komplexen Wechselwirkung zwischen Eingangsparametern wie Laserleistung und Scan-Geschwindigkeit und der Qualität des Endprodukts. Ein klassischer Ansatz, bei dem jede mögliche Kombination einzeln getestet wird, ist extrem ineffizient, da jeder Versuch sowohl kostenintensiv als auch zeitaufwendig ist.
Die vorgestellte Methode nutzt ein Surrogatmodell, das aus vergangenen Experimenten lernt, um in jeder Iteration gezielt eine kleine Gruppe von Eingangsparametern auszuwählen, die anschließend validiert werden. Dieser iterative Prozess reduziert die Anzahl der notwendigen Tests drastisch und führt zu einer schnelleren Erreichung von fehlerfreien Druckergebnissen.
Als Demonstration wurde das Verfahren auf den Directed Energy Deposition-Prozess angewendet, um GRCop‑42 – eine hochleistungsfähige Kupfer-Chrom-Niobium-Legierung, die von der NASA für Luft- und Raumfahrt entwickelt wurde – zu drucken. Innerhalb von nur drei Monaten wurden mehrere fehlerfreie Ausbeuten erzielt, wobei die Laserleistung in einem breiten Spektrum variiert wurde. Im Vergleich zu mehreren Monaten manueller Experimente ohne Erfolg haben die Forscher damit Zeit, Ressourcen und Kosten erheblich reduziert.
Durch die Möglichkeit, GRCop‑42 auf handelsüblichen Infrarotlaserplattformen herzustellen, wird die Legierung erstmals für eine breitere Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Diese Demokratisierung der Technologie ebnet den Weg für kostengünstige, dezentralisierte Produktion von Hochleistungsmaterialien in der Luft- und Raumfahrtindustrie und könnte damit die Entwicklung neuer, innovativer Anwendungen beschleunigen.