چاپ الکتروریسی مذاب (MEW) یک فناوری چاپ سه‌بعدی با وضوح بالاست که به لطف یادگیری ماشینی، دچار تحولی عظیم شده است. خودکارسازی چاپ الکتروریسی مذاب نه تنها فرآیند MEW را خودکار کرده، بلکه سرعت و ثبات آن را برای مهندسی بافت و پزشکی ترمیمی به طور قابل توجهی افزایش داده است. این پیشرفت در خودکارسازی چاپ الکتروریسی مذاب، راه را برای پیشرفت‌های سریع‌تر در مهندسی زیستی و سایر زمینه‌ها هموار می‌کند.
چاپ الکتروریسی مذاب (MEW) به عنوان یک فناوری چاپ سه‌بعدی با وضوح بالا و امیدوارکننده با پتانسیل قابل توجه در زمینه‌های مختلف، به ویژه مهندسی بافت، پزشکی ترمیمی، علم مواد زیستی و رباتیک نرم، ظهور کرده است. با این حال، MEW با وجود نویدبخش بودن، از زمان پیدایش خود بیش از یک دهه پیش با چالش‌های مداومی روبرو بوده است. این چالش‌ها شامل زمان‌های طولانی آزمایش، سرعت چاپ پایین، نتایج نامنظم و اتکا زیاد به دخالت کاربر برای کار با چاپگر است. این محدودیت‌ها مانع از پذیرش گسترده و توسعه بیشتر فناوری MEW شده است.
تیمی از مهندسان زیست پزشکی در دانشگاه فناوری کوئینزلند (QUT)، با همکاری محققانی از دانشگاه اورگان، یک روش خودکار پیشگامانه با استفاده از یادگیری ماشینی (ML) برای پرداختن به این چالش‌ها و پیشرفت قابل توجه فناوری MEW توسعه داده‌اند. این رویکرد نوآورانه از یک سیستم کنترل فرآیند حلقه بسته استفاده می‌کند که مسیر پرواز فیبر را در زمان واقعی کنترل می‌کند و تجزیه و تحلیل و بهینه‌سازی مداوم فرآیند چاپ را امکان‌پذیر می‌سازد.
هسته این سیستم جدید در توانایی آن در جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها در زمان واقعی نهفته است. این تصویربرداری و تجزیه و تحلیل در زمان واقعی از مسیر پرواز فیبر برای درک و کنترل پویایی پیچیده فرآیند MEW بسیار مهم است. با نظارت مداوم بر رسوب مواد، سیستم می‌تواند انحرافات از نتیجه مطلوب را شناسایی کرده و تنظیمات فوری را برای حفظ دقت و ثبات انجام دهد.
ادغام الگوریتم‌های یادگیری ماشینی در خودکارسازی کنترل و بهینه‌سازی فرآیند MEW بسیار مؤثر است. به طور خاص، از یک شبکه عصبی پیشخور برای پیش‌بینی پارامترهای چاپ بهینه بر اساس داده‌های زمان واقعی جمع‌آوری‌شده از نظارت بر مسیر پرواز فیبر استفاده می‌شود. این قابلیت پیش‌بینی به سیستم اجازه می‌دهد تا به طور پیشگیرانه فرآیند چاپ را تنظیم کند، خطاها را به حداقل برساند و تکرارپذیری مداوم قطعات چاپ شده را تضمین کند. این خودکارسازی به طور قابل توجهی نیاز به دخالت دستی را کاهش می‌دهد و زمان آزمایش را از روزها یا هفته‌ها به چند ساعت کاهش می‌دهد.
سیستم کنترل حلقه بسته، اثربخشی فرآیند MEW خودکار را بیشتر می‌کند. این حلقه بازخورد تضمین می‌کند که قطعات چاپ شده به طور مداوم الزامات مورد نظر را برآورده می‌کنند. با مقایسه مداوم خروجی واقعی با پارامترهای هدف، سیستم می‌تواند هرگونه انحراف را شناسایی و اصلاح کند و وفاداری و تکرارپذیری بالا را تضمین کند. این مکانیسم کنترل حلقه بسته برای دستیابی به سطح دقت و ثبات مورد نیاز در کاربردهایی مانند مهندسی بافت و پزشکی ترمیمی ضروری است.
پیامدهای این پیشرفت بسیار گسترده است. خودکارسازی عملیات MEW از طریق یادگیری ماشینی نه تنها چالش‌های موجود فناوری را برطرف می‌کند، بلکه امکانات جدیدی را برای کاربرد آن باز می‌کند. سرعت و ثبات بیشتر فرآیند چاپ، توسعه ساختارهای پیچیده چاپ سه‌بعدی را برای کاربردهای مختلف زیست پزشکی تسریع می‌کند. علاوه بر این، کاهش اتکا به دخالت کاربر، فناوری را در دسترس‌تر و کاربرپسندتر می‌کند و به طور بالقوه منجر به پذیرش گسترده‌تر در محیط‌های تحقیقاتی و صنعتی می‌شود.
تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر پاول میژچانک از QUT معتقد است که این رویکرد خودکار به طور قابل توجهی به تبدیل MEW به یک فناوری تولید افزایشی قوی‌تر و آماده برای صنعت کمک خواهد کرد. توسعه یک سیستم کنترل حلقه بسته با استفاده از یادگیری ماشینی نشان دهنده یک گام رو به جلو در زمینه چاپ سه‌بعدی است و راه را برای پیشرفت‌های بیشتر در بیوساخت با وضوح بالا و سایر زمینه‌های مرتبط هموار می‌کند. توانایی کنترل دقیق رسوب مواد در مقیاس میکرو، امکانات هیجان‌انگیزی را برای ایجاد ساختارهای سه‌بعدی پیچیده و کاربردی با دقت و تکرارپذیری بی‌سابقه ایجاد می‌کند. این فناوری نویدبخش انقلابی در ساخت طرح‌های پیچیده در زمینه‌های مختلف، از جمله مهندسی بافت، پزشکی ترمیمی و رباتیک نرم است.
این رویکرد نوآورانه به MEW پتانسیل تغییر چشم‌انداز تولید افزایشی را با فعال کردن ایجاد ساختارهای چاپ سه‌بعدی بسیار سفارشی و پیچیده با دقت و کارایی بیشتر دارد. خودکارسازی فرآیند نه تنها گردش کار را ساده می‌کند، بلکه وابستگی به تخصص تخصصی را نیز کاهش می‌دهد و فناوری را در دسترس‌تر و مقیاس‌پذیرتر می‌کند. این پیشرفت گامی مهم در جهت تحقق پتانسیل کامل MEW در طیف وسیعی از کاربردها است و در نهایت نوآوری و پیشرفت را در زمینه‌های مختلف هدایت می‌کند.
اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: techxplore.com
