Разработанная в МАИ нейросеть будет следить за качеством изготовления деталей на 3D-принтере

В Передовой инженерной школе (ПИШ) Московского авиационного института испытана не имеющая аналогов в России система технического зрения для контроля изготовления изделий на 3D-принтере методом селективного лазерного сплавления. Разработка уже получила свидетельство о государственной регистрации и применяется в интересах Объединённой двигателестроительной корпорации при производстве заготовок деталей газотурбинного двигателя-демонстратора.

Испытания в МАИ проходили на собственной аппаратуре в Центре аэрокосмических материалов и технологий ПИШ, однако система универсальна – она может быть адаптирована под различные установки. Её использование позволит сократить брак и издержки при производстве изделий из металлопорошковых композиций, применяемых в аэрокосмической и медицинской сферах, почти на треть. 

Селективное лазерное сплавление – метод аддитивного производства, основанный на полном расплавлении металлических порошков с помощью лазерного излучения. Специалисты МАИ отмечают высокую эффективность внедрения новых алгоритмов – при помощи машинного зрения можно будет контролировать изготовление каждого сечения детали. 

Управление маёвской системой осуществляется программой анализа данных. Нейросеть обрабатывает поток изображений, которые собираются камерой высокого разрешения, установленной над областью печати.

– Разработанная нами программа решает две важные задачи. Во-первых, она следит за тем, чтобы не возникало дефектов в процессе печати. Такое случается при изменении технологических параметров процесса. При этом на границе порошка и расплавленного металла из-за избытка энергии могут возникнуть “переплавы” в формируемых заготовках. Такие дефекты могут привести к локальному увеличению толщины, нарушению структуры и браку. Оперативное реагирование позволит вовремя исправить ошибку, не останавливая производство и не начиная процесс изготовления заново, – отмечает участник проекта, сотрудник Центра аэрокосмических материалов и технологий ПИШ МАИ Константин Коробов.

Вторая цель разработанной программы – контроль геометрии детали в процессе сплавления. Камера высокого разрешения позволяет фиксировать внешнюю геометрию, обрабатывать контуры и производить реконструкцию детали после окончания её печати.

– Работа системы напоминает компьютерную томографию, – комментирует Константин Коробов. – Путём обработки нейросетью множества снимков, сделанных под различными углами, мы получаем своего рода томограмму внутренней структуры детали, что позволяет создать её трёхмерную цифровую копию и оперативно выявить отклонения от нормы.

В авиации на 3D-принтерах методом селективного лазерного сплавления изготавливают заготовки деталей двигателей и различных узлов, что позволяет обеспечить гибкость производства – быстрый переход на выпуск разного типа продукции без переналадки оборудования, а также значительно облегчить конструкцию. 

В медицине таким способом создают, например, импланты.  Преимущество таких изделий в том, что они могут быть персонализированы – то есть изготовлены под конкретного пациента с учётом его индивидуальных особенностей, что сложнее и дороже реализовать традиционными методами производства.

На данный момент разработка проекта завершена, однако планируется дальнейшая модернизация системы. Например, инженеры МАИ производят донастройку освещения. Это делается для улучшения качества получаемых изображений, так как разный металлический порошок по-разному отражает свет.