Ein System mit künstlicher Intelligenz hat ein Problem gelöst, an dem menschliche Ingenieure jahrelang gescheitert sind: wie man eine NASA-Raketenlegierung mit deutlich weniger Energie im 3D-Druck herstellen kann, als bisher für möglich gehalten wurde. Forscher der Washington State University in den USA nutzten KI, um über 100 Millionen mögliche Druckkonfigurationen für GRCop-42 zu durchsuchen, eine Kupfer-Chrom-Niob-Legierung, die von der NASA für extreme Hitzebedingungen entwickelt wurde. Nach nur 40 physischen Experimenten identifizierte das System sechs erfolgreiche Einstellungen, darunter eine, die bei einem Rekordtief von 500 Watt funktionierte. Dieser Durchbruch könnte die Kosten und Komplexität des Drucks dieses Hochleistungsmaterials drastisch senken und es für weit mehr Hersteller zugänglich machen.
Ein Metall, das die meisten Drucker nicht verarbeiten können
GRCop-42 wird in der Luft- und Raumfahrt wegen seiner Fähigkeit geschätzt, intensiver Hitze standzuhalten und gleichzeitig Wärmeenergie effizient zu übertragen. Es wird in Brennkammern von Flüssigraketentriebwerken verwendet, wo sowohl Festigkeit als auch Hitzebeständigkeit entscheidend sind. Aber die Legierung hat einen großen Nachteil: Das Drucken erfordert normalerweise sehr hohe Laserleistung, die nur auf spezialisierten, teuren Maschinen verfügbar ist. Etwa 90 Prozent der kommerziellen 3D-Drucker können das Material überhaupt nicht verarbeiten. Frühere Versuche, GRCop-42 mit niedrigeren Wattzahlen zu drucken, schlugen fehl, und das manuelle Testen aller 100 Millionen möglichen Einstellungen war unmöglich. Jeder Testdruck kostet allein für das Material Hunderte von Dollar, und die Analyse einer einzigen Probe kann Tage dauern. Einige Konfigurationen schmolzen das Produkt einfach und verschwendeten Zeit und Geld.
KI durchschaut das Rauschen
Das WSU-Team unter der Leitung des Informatikprofessors Jana Doppa entwickelte einen KI-Algorithmus, der vorhersagen konnte, welche Einstellungen am wahrscheinlichsten funktionieren würden. Statt durch bloße Versuch-und-Irrtum-Tests setzte die KI auf Lernen aus jedem Experiment und grenzte die Möglichkeiten ein. Nach 40 physischen Durchläufen fand sie sechs brauchbare Konfigurationen, einschließlich der 500-Watt-Einstellung, die zuvor nie erreicht worden war. Die Forschung, veröffentlicht in den Proceedings der AAAI Conference on Artificial Intelligence, erhielt außerdem den Innovative Deployed Application Award auf der Jahrestagung der Organisation. Das Team glaubt, dass derselbe KI-Ansatz auf andere wissenschaftliche Herausforderungen mit enormen Suchräumen angewendet werden könnte, wie etwa die Medikamentenentwicklung.
Tür zu breiterer Nutzung öffnet sich
Für lokale Forscher und die breitere Fertigungsgemeinschaft ist dies mehr als eine Laborkuriosität. Die Fähigkeit, GRCop-42 auf handelsüblichen Druckern zu drucken, könnte den Zugang zu der Legierung demokratisieren und kleineren Unternehmen und Forschungslabors ermöglichen, mit einem Material zu arbeiten, das zuvor gut finanzierten Luft- und Raumfahrtprogrammen vorbehalten war. Die KI-gesteuerte Methode reduziert auch die Kosten und die Zeit, die für die Entwicklung neuer Fertigungsprozesse erforderlich sind. Während der unmittelbare Fokus des Teams auf der Luft- und Raumfahrt liegt, reichen die Auswirkungen bis in jede Branche, die von einem Metall profitieren könnte, das unter extremer Hitze stark bleibt. Die Entdeckung zeigt, dass der klügste Weg, ein komplexes Problem zu lösen, manchmal darin besteht, eine Maschine die Suche übernehmen zu lassen.
