Una impresora 3D con visión artificial e inteligencia artificial.

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Los objetos hechos con impresión 3D pueden ser más ligeros, más fuertes y más complejos que los producidos con métodos de fabricación tradicionales. Sin embargo, se deben superar varios problemas técnicos antes de que la impresión 3D cambie la producción de la mayoría de los dispositivos.

Las impresoras disponibles en el mercado generalmente solo ofrecen materiales de alta velocidad, alta precisión o alta calidad. Raramente ofrecen los tres, lo que limita su utilidad como herramienta de fabricación. Hoy en día, la impresión 3D se utiliza principalmente para la creación de prototipos y la producción de piezas especializadas de bajo volumen.

Ahora, Inkbit, una nueva empresa de MIT, está buscando incorporar todos los beneficios de la impresión 3D a una multitud de productos que nunca antes se habían impreso. El objetivo es hacerlo en volúmenes que interrumpirían radicalmente el proceso de producción de una variedad de industrias.

La compañía hace esto combinando su impresora 3D de inyección de tinta de múltiples materiales con sistemas automáticos de visión y aprendizaje. El sistema de visión analiza exhaustivamente cada capa del objeto cuando se imprime para corregir errores en tiempo real, mientras que el sistema de aprendizaje automático utiliza esta información para predecir el comportamiento de deformación de los materiales y crear productos terminados. más preciso.

"La compañía nació de la idea de proporcionar una impresora 3D con ojos y cerebro", dice el cofundador y CEO de Inkbit, Davide Marini, PhD '03.

Esta idea abre una gama completa de aplicaciones para la máquina Inkbit. La compañía dice que puede imprimir documentos más flexibles con mucha más precisión que otras impresoras. Si se coloca un objeto, incluido un chip de computadora u otro componente electrónico, en el área de impresión, la máquina puede imprimir con precisión los documentos que lo rodean. Y cuando se completa un objeto, la máquina retiene una réplica digital que se puede utilizar para garantizar la calidad.

Inkbit sigue siendo una empresa de nueva creación. Actualmente posee una impresora operativa de calidad de producción. Pero comenzará a vender productos impresos a finales de este año, comenzando con un proyecto piloto con Johnson y Johnson, antes de vender sus impresoras el próximo año. Si bien Inkbit puede aprovechar el interés actual de las compañías que venden dispositivos médicos, productos de consumo y componentes automotrices, sus máquinas desempeñarán un papel de liderazgo en la producción en una multitud de mercados multimillonarios durante próximos años, alineadores dentales para productos industriales. Herramientas y máscaras de apnea del sueño.

"Todos saben que los beneficios de la impresión 3D son enormes", dice Marini. "Pero la mayoría de las personas tienen problemas para adoptarlo. La tecnología aún no está allí. Nuestra máquina es la primera en aprender las propiedades de un material y predecir su comportamiento. Creo que será transformador, porque permitirá que cualquiera pueda pasar de una idea a un producto que pueda usarse extremadamente rápido. Esto abre oportunidades de negocio para todos.

Una impresora con potencial

Algunos de los materiales más difíciles de imprimir hoy en día también son los más utilizados en los procesos de fabricación actuales. Esto incluye materiales similares al caucho como la silicona y materiales de alta temperatura como el epoxi, que a menudo se utilizan para aislar componentes electrónicos y en diversos productos de consumo, salud e industriales.

Estos medios son generalmente difíciles de imprimir, lo que resulta en una distribución desigual y fallas en el proceso de impresión, como obstrucción. También tienden a contraerse o redondearse con el tiempo. Wojciech Matusik, cofundador de Inkbit, profesor asociado de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación, Javier Ramos BS '12 SM & # 14; Wenshou Wang y Kiril Vidimče SM & # 14; han estado trabajando durante años en estos temas dentro del grupo Compusational Fabrications Group de Matusik dentro del grupo. Laboratorio de Informática e Inteligencia Artificial (CSAIL).

En 2015, los cofundadores formaron parte de un grupo de investigadores que crearon una impresora 3D precisa y relativamente económica, capaz de imprimir simultáneamente un medio récord de 10 utilizando visión artificial. Esta hazaña atrajo la atención de muchas grandes empresas interesadas en pasar de la producción a la impresión 3D, y luego, al año siguiente, los cuatro ingenieros recibieron ayuda del Centro Deshpande para comercializan su idea de asociar la visión industrial con la impresión 3D.

En el MIT, el grupo de investigación Matusik utilizó un escáner 3D simple para rastrear el progreso de su máquina. Para la primera impresora Inkbit, los fundadores querían mejorar drásticamente los "ojos" de su máquina. Decidieron usar un escáner de tomografía de coherencia óptica (OCT), que utiliza largas longitudes de onda de luz para ver a través de la superficie de los materiales y escanear capas de materiales con una resolución correspondiente a La fracción del ancho de un cabello humano.

Los oftalmólogos tradicionalmente usaban escáneres OCT solo para mirar debajo de la superficie de los ojos de los pacientes, los únicos disponibles eran demasiado lentos para escanear cada capa de una pieza impresa en 3D. El equipo de Inkbit, por lo tanto, "mordió la pelota", como lo describe Marini, y construyó un escáner OCT personalizado, dice, es 100 veces más rápido que el resto del mercado.

Cuando se imprime y escanea una capa, los sistemas de visión artificial y aprendizaje patentados de la compañía corrigen automáticamente los errores en tiempo real y compensan proactivamente la deformación y el comportamiento de contracción del material inestable. Estos procesos amplían aún más la gama de medios con los que la empresa puede imprimir al eliminar los rodillos y rascadores utilizados por otras impresoras para garantizar la precisión, que tiende a atascarse cuando Se usan con medios que son difíciles de imprimir.

El sistema está diseñado para permitir a los usuarios crear prototipos y construir nuevos objetos en la misma máquina. La impresora industrial actual de Inkbit tiene 16 cabezales de impresión para crear piezas de varios materiales y un bloque de impresión lo suficientemente grande como para producir cientos de miles de productos del tamaño de un puño cada año (o un menor número de productos más grandes) El diseño de inyección de tinta sin contacto de la máquina significa que aumentar el tamaño de las iteraciones posteriores será tan simple como agrandar el bloque de impresión.

"Anteriormente, las personas podían hacer prototipos con impresoras de materiales múltiples, pero en realidad no podían hacer las piezas finales", dice Matusik, y señala que el procesamiento posterior de las piezas de Inkbit puede automatizarse por completo. "Es algo que no es posible con otros métodos de fabricación".

La impresora Inkbit 3D puede producir objetos de múltiples materiales (como la válvula de pellizco que se muestra arriba) a gran volumen. Cortesía de Inkbit.

Las nuevas capacidades de la máquina Inkbit significan que algunos de los materiales con los que los fundadores quieren imprimir no están disponibles. Por lo tanto, la compañía ha creado algunos de sus propios productos químicos para llevar el rendimiento de sus productos al límite. Un sistema exclusivo para mezclar dos materiales justo antes de la impresión estará disponible en impresoras Inkbit entregadas el próximo año. El sistema de mezcla química de dos partes permitirá a la compañía imprimir una gama más amplia de materiales de grado técnico.

Johnson and Johnson, socio estratégico de Inkbit, está en proceso de adquirir una de las primeras impresoras. El MIT Startup Exchange Accelerator (STEX25) también ha ayudado a exponer Inkbit a grandes empresas como Amgen, Asics, BAE Systems, Bosch, Chanel, Lockheed Martin, Medtronic, Novartis y otras.

Hoy en día, los fundadores pasan gran parte de su tiempo formando equipos de diseño de productos que nunca han podido imprimir sus productos en 3D, sin mencionar la incorporación de ellos. desde componentes electrónicos hasta piezas impresas en 3D.

Los diseñadores e inventores pueden tener que esperar un tiempo antes de aprovechar al máximo las posibilidades que ofrece la impresión 3D de múltiples materiales integrada. Pero por ahora, Inkbit se esfuerza por garantizar que cuando llegue este futuro, las personas más imaginativas tengan una máquina con la que trabajar.

"Algunos están tan adelantados a su tiempo", dice Matusik. "Creo que será realmente fascinante ver cómo la gente lo usará para productos terminados".

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