近日，3D打印技術(shù)參考注意到，NASA透露了其正在使用人工智能（AI）進(jìn)行太空任務(wù)組件設(shè)計(jì)的嘗試，AI的參與不僅顯著提升了組件的性能并使整個(gè)迭代過(guò)程大為縮短。

NASA表示，其已經(jīng)在使用商用人工智能軟件來(lái)協(xié)助工程師設(shè)計(jì)下一代航天器硬件，且將這些組件用于了天體物理氣球觀測(cè)站、空間天氣監(jiān)測(cè)器和太空望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)和建造，甚至火星樣本返回任務(wù)等。由人工智能設(shè)計(jì)的航天器和任務(wù)組件完全不同于以往基于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，而更像是來(lái)自于科幻。它們重量更輕，能承受更高的結(jié)構(gòu)載荷，并且開(kāi)發(fā)零件所需的時(shí)間只是人類設(shè)計(jì)部件的一小部分。

將數(shù)月的工作壓縮到幾天或幾小時(shí)內(nèi)

材料工程師將由人工智能創(chuàng)建的設(shè)計(jì)稱之為“進(jìn)化結(jié)構(gòu)”。在創(chuàng)建進(jìn)化結(jié)構(gòu)之前，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 專家首先設(shè)置新對(duì)象的“禁區(qū)”參數(shù)，例如零件連接到航天器或其他儀器的位置，螺栓和配件規(guī)格，附屬硬件和電子產(chǎn)品等。一旦定義了這些因素，人工智能就會(huì)將這些點(diǎn)連接起來(lái)，在短短一兩個(gè)小時(shí)內(nèi)完成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

人工智能輔助設(shè)計(jì)的先進(jìn)結(jié)構(gòu)

NASA的工程師將AI視為設(shè)計(jì)顧問(wèn)，整個(gè)設(shè)計(jì)可以在人的監(jiān)督下將數(shù)月的工作壓縮到幾天或幾小時(shí)內(nèi)。在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師會(huì)想出一個(gè)CAD模型來(lái)滿足某些要求。然后，分析師將對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，這可能需要一周的時(shí)間。這個(gè)過(guò)程不斷迭代，直到設(shè)計(jì)完成。最后，另一位專家將檢查設(shè)計(jì)，確保它可以進(jìn)行制造。

而生成式人工智能工具壓縮了這個(gè)過(guò)程，它在內(nèi)部自行完成所有這些工作，提出設(shè)計(jì)、分析、評(píng)估可制造性，在短短一個(gè)小時(shí)內(nèi)進(jìn)行30或40次迭代，而人的設(shè)計(jì)只能在一周內(nèi)進(jìn)行幾次迭代。

EXCITE望遠(yuǎn)鏡鋁合金腳手架，彎曲的交叉加強(qiáng)結(jié)構(gòu)旨在抵抗偏心力

工程師表示，與傳統(tǒng)組件相比，這些進(jìn)化的結(jié)構(gòu)最多可減輕三分之二的重量，并且可以由商業(yè)供應(yīng)商進(jìn)行銑削加工。基于此，NASA可以進(jìn)行原型部件的設(shè)計(jì)、分析和制造，并在短短一周內(nèi)獲得零件。與以往的工作方式相比，它的速度要快得多。

由AI設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，還需要使用NASA的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證軟件和流程對(duì)零件進(jìn)行分析，以檢測(cè)潛在的故障點(diǎn)。NASA工程師強(qiáng)調(diào)，由AI生成的設(shè)計(jì)仍然需要人的檢查，因?yàn)橛袝r(shí)算法會(huì)讓結(jié)構(gòu)過(guò)于單薄。但在應(yīng)力分析之后，工程師發(fā)現(xiàn)由算法生成的部件沒(méi)有人工設(shè)計(jì)所具有的應(yīng)力集中，壓力因素幾乎比專家設(shè)計(jì)的零件低十倍。因此，AI實(shí)際上降低了風(fēng)險(xiǎn)?；诖?，NASA已經(jīng)在大量使用人工智能設(shè)計(jì)任務(wù)組件。

AI輔助設(shè)計(jì)+3D打印——NASA定制部件的理想解決方案

盡管很難確切知道生成式AI技術(shù)將在多大程度上成為NASA設(shè)計(jì)過(guò)程的一部分，但不可否認(rèn)的是，這種設(shè)計(jì)方式將從根本上改變?nèi)祟悇?chuàng)造的方式。但3D打印又將在這個(gè)過(guò)程中發(fā)揮什么作用呢？

測(cè)量和時(shí)域天體物理研究探索者 (STAR-X) 任務(wù)的結(jié)構(gòu)支架

NASA的工程師表示，“如果是汽車公司，你可能只會(huì)設(shè)計(jì)一種底盤(pán)結(jié)構(gòu)并大批量生產(chǎn)，但NASA的需求并沒(méi)有那么多，大量零件還需要定制。使用樹(shù)脂和金屬的3D打印將開(kāi)啟人工智能輔助設(shè)計(jì)的未來(lái)，使更大的組件成為可能，例如結(jié)構(gòu)桁架、移動(dòng)或展開(kāi)的復(fù)雜系統(tǒng)或先進(jìn)的精密光學(xué)器件。這些技術(shù)可以使NASA和商業(yè)合作伙伴在軌建造更大的部件，因?yàn)檫@些部件無(wú)法安裝在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)載火箭中，今后甚至可以在月球或火星上直接借助3D打印來(lái)制造零件。”

合并AI、3D打印以及外太空原位資源利用將提升太空服務(wù)、裝配和制造能力。根據(jù)白宮科技政策辦公室的相關(guān)國(guó)家戰(zhàn)略和實(shí)施計(jì)劃， 上述制造能力是美國(guó)太空基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的關(guān)鍵優(yōu)先事項(xiàng)。

注：本文內(nèi)容由3D打印技術(shù)參考整理編輯。