I processi additivi stanno guadagnando terreno rispetto alle tecnologie di produzione convenzionali, perché non solo sono più flessibili, ma sono anche più economici e più funzionali. Solo la loro produttività è ancora in ritardo rispetto ai processi convenzionali. Un consorzio tedesco-canadese sta affrontando questo problema con l’Intelligenza Artificiale (AI): grazie al nuovo software per il controllo del processo, in particolare la deposizione di materiale laser sarà ottimizzata automaticamente e diventerà notevolmente più produttiva.
Rivestire parti soggette a usura in modo più efficiente e adattivo
I costruttori di macchine canadesi ricevono molti ordini dalle industrie minerarie e petrolifere. Ad esempio, i denti del frantoio da roccia utilizzati dall’industria mineraria devono essere revisionati regolarmente. Utilizzando il processo di deposizione di materiale laser (LMD), le industrie possono applicare nuovi strati alla parte usurata fino a ricostruire la forma geometrica originale.
Il problema di questo processo di riparazione è l’usura irregolare della parte, il che significa che devono essere applicati strati di spessore variabile. Un operatore deve misurarlo dopo ogni fase di rivestimento o almeno dopo ogni decimo strato e riadattare il processo.
Un consorzio tedesco-canadese si è dato il compito di automatizzare processi di controllo come questi. Nel progetto “Artificial Intelligence Enhancement of Process Sensing for Adaptive Laser Additive Manufacturing AI-SLAM”, i partner stanno sviluppando congiuntamente un software per i produttori di impianti che può essere utilizzato per eseguire automaticamente i processi LMD. A tale scopo, il sistema registra automaticamente le geometrie durante il processo di rivestimento, rileva le deviazioni dal profilo specificato e riadatta i parametri di processo, come la velocità di avanzamento.
I parametri di controllo ottimizzati sono calcolati con l’aiuto dell’Intelligenza Artificiale. Il software analizza un set di dati più ampio e impara in modo indipendente come migliorare in modo iterativo il processo. La pietra miliare più recente del progetto triennale è stata la messa in servizio della funzionalità software sia per i componenti di scansione che per la pianificazione automatica del percorso presso l’impianto ILT di Fraunhofer.
Collaborazione tedesco-canadese per più applicazioni di intelligenza artificiale
Da parte tedesca, il Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT di Aquisgrana e lo sviluppatore di software BCT di Dortmund sono coinvolti in AI SLAM. In Canada, il progetto è coordinato dal National Research Council of Canada NRC. Un team della McGill University (Montreal) è responsabile della parte di ricerca del progetto, mentre Braintoy (Calgary) è coinvolto nella programmazione degli algoritmi di machine learning. Apollo Machine e Welding Ltd in Alberta partecipano al progetto come fornitore di servizi industriali per LMD.
I punti focali del progetto sono piuttosto complessi: Fondamentalmente, il maggior numero possibile di dati di processo deve essere raccolto ed elaborato sistematicamente. Da questi dati, routine complesse imparano quindi automaticamente come ottimizzare il controllo del processo per produrre di più con meno sforzo.
I partner canadesi continuano a sviluppare la tecnologia LMD per società di riparazione come Apollo, che utilizza diverse tonnellate di materiale all’anno per la riparazione di parti soggette a usura, come il dente del frantoio da roccia. Di conseguenza, le aspettative di guadagni di efficienza attraverso il controllo automatizzato dei processi sono elevate.
Il lavoro di progetto in entrambi i continenti sta funzionando senza intoppi grazie a videoconferenze regolari e documenti online preparati congiuntamente. Nei tour di laboratorio virtuale, i partner hanno familiarizzato con gli ambienti software e hardware degli altri. Per scambiare dati di processo e implementare i modelli di machine learning, la piattaforma web di Braintoy denominata mlOS (Machine Learning Operating System) è stata messa a disposizione di tutti i partner del progetto.
Il progetto AI-SLAM durerà fino a marzo 2024 nell’ambito del programma di finanziamento 3+2 con il Canada. Il programma è finanziato da parte tedesca dal Ministero federale dell’istruzione e della ricerca e da parte canadese dall’NRC. L’obiettivo è utilizzare l’Intelligenza Artificiale per sviluppare nuove tecnologie per la produzione industriale. I singoli progetti provengono da una grande varietà di settori. Le potenziali applicazioni coprono un’ampia gamma; dai settori minerario ed energetico, all’industria automobilistica e delle telecomunicazioni fino alle costruzioni e alla gestione delle infrastrutture.
