에너지부 산하 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)는 업계와 연구자들이 3D 프린팅 부품의 품질을 평가하고 개선하는 데 사용할 수 있는 새로운 적층 제조 데이터 세트를 발표했습니다. 광범위한 데이터 세트는 비용과 시간이 많이 소요되는 생산 후 분석 없이 인쇄 중에 수집된 정보만 사용하여 적층 가공 부품의 품질을 검증하려는 노력을 크게 향상시킬 수 있습니다.

데이터는 ORNL의 에너지부 제조 시연 시설(MDF)에서 10년 이상 정기적으로 수집되었습니다. 이곳에서는 고급 제조에 대한 초기 단계 연구와 결과 구성 요소에 대한 포괄적인 분석을 통해 어떻게 프린터는 3차원을 수행합니다. 새로운 재료, 기계 및 제어 장치를 사용하여 3D 프린팅의 경계를 확장한 수년간의 경험을 통해 ORNL은 포괄적인 데이터 세트를 개발하고 공유할 수 있는 고유한 능력을 얻었습니다. 최신 데이터세트는 현재 온라인 플랫폼을 통해 무료로 이용 가능.

전통적인 제조 산업은 수세기에 걸친 품질 관리 경험의 이점을 누리고 있습니다. 그러나 적층 제조는 일반적으로 부품 품질을 모니터링하기 위해 값비싼 평가 기술을 사용하는 새롭고 색다른 접근 방식입니다. 이러한 기술에는 물체를 손상시키지 않고 상세한 단면 이미지를 생성하는 파괴적인 기계적 테스트 또는 비파괴적인 X선 단층 촬영이 포함될 수 있습니다. 이러한 기술은 유용하지만 제한 사항이 있습니다. 예를 들어 대형 부품에서는 수행하기 어렵습니다. ORNL의 포괄적인 3D 프린팅 데이터 세트는 기계 학습 모델을 훈련하여 모든 유형의 구성 요소에 대한 품질 평가를 개선하는 데 사용할 수 있습니다.

오클랜드 국립 연구소(Auckland National Laboratory)의 디지털 및 안전 제조 책임자인 Vincent Paquette는 “우리는 업계가 제품 인증 프로세스에 사용할 수 있는 신뢰할 수 있는 데이터 세트를 제공합니다. 이는 적층 제조 부품에 대한 전체 스토리를 전달하도록 설계된 데이터 관리 플랫폼입니다. 목표는 공정 중 측정을 사용하여 인쇄된 부품 성능을 예측하는 것입니다.”

230GB 데이터 세트는 모두 레이저 파우더 프린팅 시스템을 사용하여 제작된 다양한 형상의 부품 세트 5개에 대한 설계, 프린팅 및 테스트를 다룹니다. 연구원들은 기계 상태 센서 데이터, 레이저 스캔 경로, 레이저 분말 이미지 30,000개, 재료 인장 강도 테스트 6,300개에 액세스할 수 있습니다.

이는 오클랜드 국립연구소(Oakland National Laboratory)가 공개적으로 제공하는 일련의 적층 제조 데이터 세트 중 네 번째이자 가장 광범위한 것입니다. 이전 데이터 세트는 중간 밀도 섬유판에서 전자 빔 분말과 접착제 분사 인쇄를 사용하여 만든 부품을 만드는 데 중점을 두었습니다. 드문 고장 메커니즘을 이해하고, 온라인 분석 프로그램을 개발하거나, 모델 재료 특성을 개발하는 데 필요한 특정 정보를 데이터 세트에서 검색할 수 있습니다.

DOE 산하 첨단재료제조기술국의 지원을 받는 MDF는 미국 제조업의 혁신, 영감, 변혁을 촉진하기 위해 Oak Ridge 국립연구소와 협력하는 전국 협력업체 컨소시엄입니다.

오크리지 국립연구소 연구원 데이터 세트를 적용하는 방법 설명 3D 프린팅 프로세스 중에 수행된 측정값을 사용하여 기계 학습 알고리즘을 교육합니다. 고성능 컴퓨팅 방법을 사용하여 훈련된 알고리즘은 기계 테스트의 통과 여부를 안정적으로 예측할 수 있습니다. 또한 부품의 최대 인장 강도를 예측할 때 오류가 61% 감소했습니다.

공정 중 측정을 최종 제품에 연결하는 것은 추가 부품 테스트가 필요한 시기와 필요하지 않은 시기를 확인하는 데 중요합니다. Paquette는 “이는 모든 부품을 특성화할 여유가 없기 때문에 업계 전반의 적층 제조를 가능하게 하는 핵심 요소입니다.”라고 말했습니다. “이 데이터를 사용하면 의도, 제조 및 결과 간의 연관성을 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다.”

결과 데이터는 에너지부 원자력국의 자금 지원을 받는 첨단 재료 및 제조 기술 프로그램의 일부였습니다. 이러한 접근 방식과 기타 스마트 제조 접근 방식은 안정적이고 경제적인 원자력 발전을 가능하게 하는 첨단 제조 기술의 개발, 검증, 시연 및 배포를 가속화하는 데 사용되고 있습니다.

텍사스 대학교 바텔(University of Texas at Battelle)은 에너지부 산하 과학국 산하 오클랜드 국립 연구소를 운영하고 있으며, 이는 미국 내 물리과학 기초 연구의 최대 후원자입니다. Office of Science는 우리 시대의 가장 시급한 과제 중 일부를 해결하기 위해 노력하고 있습니다. 자세한 내용은 다음을 방문하세요. Energy.gov/science.