طور علماء جامعة نيجني نوفغورود التقنية نظاما مبتكرا للتحكم الذكي في الطباعة ثلاثية الأبعاد بالمعادن، وحصلوا على براءة اختراع أوراسية رقم 050181 لهذه التقنية. يتيح النظام مراقبة عملية الطباعة بشكل مستمر والتنبؤ بأي خلل قبل ظهور العيوب على المنتجات.

كيف يعمل النظام الجديد؟

تعتمد الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد بالقوس الكهربائي على ثبات التيار والجهد وسلوك القوس، وأي تغير بسيط قد يؤدي إلى ظهور عيوب مثل:

مسامات أو فراغات صغيرة في المعدن

شوائب أو ترسبات غير مرغوبة

مناطق غير ملتحمة تماما

يحل النظام الجديد هذه المشكلات عبر مراقبة مستمرة وتحليل البيانات أثناء الطباعة، حيث يتم تسجيل:

قوة التيار الكهربائي

جهد القوس الكهربائي

الإشارات الصوتية الناتجة عن التفاعل

تُدمج هذه البيانات لتشكيل إشارة طاقة-صوتية موحدة تعكس حالة الطباعة في الوقت الفعلي، ويتم تحليلها باستخدام تقنيات الديناميكا غير الخطية والتعلم الآلي لاكتشاف أي علامات ضعف أو عدم استقرار قبل أن تصبح واضحة بالطرق التقليدية.

دور الشبكة العصبية والذكاء الاصطناعي

تلعب الشبكة العصبية دورا محوريا في النظام، حيث تتعلم من البيانات التجريبية لتحديد ما إذا كانت عملية الطباعة مستقرة، والتنبؤ بسلوكها قبل 0.1 ثانية بدقة تصل إلى حوالي 91٪.

المؤشر الأساسي المستخدم هو البعد الكسري للإشارة الطاقية-الصوتية، وإذا تجاوز القيمة الحدية 2.5، يتعرف النظام على خطر فقدان الاستقرار ويقوم بتعديل معلمات الطباعة قبل ظهور العيوب.

فوائد التكنولوجيا الجديدة

يوفر هذا الأسلوب عدة مزايا رئيسية:

تقليل نسبة المنتجات المعيبة

زيادة قوة ومتانة الأجزاء المعدنية

تحسين موثوقية المنتجات النهائية

تقليل التكاليف المتعلقة بإعادة العمل ومراقبة الجودة

كما يمكن تطبيق هذه التقنية في عمليات تشكيل المعادن الأخرى التي تتطلب استقرارا ودقة عالية، وليس فقط في الطباعة ثلاثية الأبعاد.

قاد التطوير كل من: دميتري شاتاجين، سيرجي مانتسيروف، ماكسيم أنوسوف، وناتاليا كلوشكوفا، ليظهر كيف يمكن للتقنيات الذكية السيطرة على أحد أصعب مراحل تصنيع المعادن الحديثة.