Что будет, если наделить 3D-принтер искусственным интеллектом

Небольшой лондонский стартап решил объединить две самые передовые технологии, чтобы пересмотреть наши взгляды на то, как люди смогут строить свое будущее в буквальном смысле. Путем комбинации индустриальных роботов, 3D-печати и алгоритмов искусственного интеллекта компания Ai Build создала машины, способные видеть, создавать и даже учиться на своих ошибках.

Когда будущий исполнительный директор компании и ее основатель Даган Кам учился архитектурному искусству, он отметил серьезный разрыв связей между компактным производством и сферой крупномасштабного строительства.

«С одной стороны, у нас имеется полностью автоматизированная линия производства. С другой – мы полностью полагаемся на человеческий труд. Мы хотели раздвинуть эти границы и посмотреть, как можно разрабатывать вещи с использованием компьютерных алгоритмов и воплощать их в настоящие объекты посредством 3D-печати», — поделился Кам на недавней конференции в Лондоне.

Трехмерную печать действительно можно рассматривать в качестве средства производства в будущем, но на данный момент это очень дорогая, времязатратная и не всегда поддающаяся масштабированию технология. Маленькие объекты можно печать уже сейчас. Более крупные требуют более серьезного подхода и финансовых затрат. Когда вы читаете обещания о полностью 3D-напечатанных самолетах, офисных зданиях или произведениях искусства, то вы должны понимать, что все эти вещи не создаются как единое целое. Они создаются по частям, а затем собираются воедино, как пазл.

Чтобы все-таки выйти на новый уровень масштаба, Кам и его команда интегрировали 3D-печатные сопла в роботизированные руки компании KUKA и запрограммировали их на печать сложных структур. Для снижения стоимости производства инженеры решили применить комбинированный метод стандартной 3D-печати (слой за слоем) и метод уголкового производства. Для быстрого остывания и затвердевания разогретого и отлитого материала в руку роботов интегрировали вентиляторы.

Тем не менее метод показался слишком медленным. При этом сам процесс практически не оставляет пространства для ошибки – робота приходится программировать таким образом, чтобы каждая отлитая линия была точно одинакового размера и толщины и при этом одновременно охлаждалась со всей конструкцией. При попытке сделать процесс печати быстрее – и, следовательно, дешевле — пришлось бы пойти на риск проявления структурных дефектов либо вообще попытаться преодолеть все фундаментальные недостатки робототехники.

«Наши роботы были слепы», — говорит Кам.

«Они получали инструкции от компьютера и слепо им подчинялись. Если на пути производства встречалась проблема, они ее просто не замечали и, следовательно, не могли адаптироваться к ее исправлению».

Для решения проблемы инженеры прикрепили к своим роботам камеры и использовали алгоритмы машинного зрения для анализа структурных особенностей при печати.

«Задача заключалась в создании и получении обратной связи между физическим и цифровым окружением», — говорит Кам.

С набором «глаз» роботизированные руки стали определять дефекты и компенсировать их в других частях и слоях конструкции. Конечным результатом оказалось создание структуры Zaha Hadid-esque, на полное производство которой ушло бы вполовину больше времени, если бы инженеры не использовали алгоритмы ИИ.

Первый компактный вариант структуры по материалам обошелся всего в 185 долларов. При использовании других методов производства такого же объекта с такими же характеристиками цена бы резко возросла до 31 000 долларов. При этом в иных случаях ИИ не использовался бы и при этом конструкцию пришлось создавать по частям, а затем соединять между собой. Возможность компании Ai Build создавать единые структуры может заметно выделить ее на фоне основных конкурентных сторон.

На прошлой неделе на конференции GPU Technology Conference в Амстердаме компания представила единую конструкцию шириной и глубиной 5 метров и высотой 4,5 метра, созданную при участи компании Arup Engineers. Конструкция получила название «Дедал павильон». Несмотря на внушительные размеры и единый процесс печати, на ее создание потребовалось всего 15 дней для отливки и полдня на окончательное завершение. Если учесть, что час работы робота оценивается примерно в 100 долларов, стоимость объекта подобного размера составит чуть больше 35 600 долларов.

«Благодаря оптимизации эффективного использования материала и минимизации времени производства вся конструкция получилась очень легкой», — комментирует Кам.

Технологиями компании Ai Build заинтересовались производитель графических процессоров NVIDIA и сам производитель роботов KUKA, которые планируют интегрировать методику эффективного производства на своих предприятиях.

Само же сооружение «Дедал павильон» является экспериментальным проектом и не несет никакой практической цели. Выглядит это, правда, все очень красиво, в чем можно убедиться на представленных в этой статье фотографиях.

В закромах компании Ai Build имеются и другие проекты. Например, сейчас они начали разработку футуристической люстры aiPort, способной управлять всеми электронными приборами в доме. С помощью жестов или голосовых команд пользователь сможет включать свет, управлять кондиционером, домашней аудио- и видеосистемой и другими цифровыми гаджетами. aiPort на данный момент находится в стадии прототипа и на некоторое время заморожен, так как компания бросила все свои силы на реализацию проекта 3D-печати.