Le cadre de l’IA surmonte le dilemme de la durlité à la force dans les alliages de titane fabriqués par additif

L’équipe de recherche kaist dirigée par le professeur Seungchul Lee du Département de génie mécanique, en collaboration avec l’équipe du professeur Hyoung Seop Kim à PostEch, a réussi à surmonter le dilemme de force-ductilité des alliages TI-6AL-4V à l’aide de l’intelligence artificielle, permettant la production de produits métalliques élevés à haute résistance et à forte ductilité.

L’IA développée par l’équipe prédit avec précision les propriétés mécaniques basées sur divers paramètres de processus d’impression 3D tout en fournissant des informations d’incertitude, et il utilise les deux pour recommander des paramètres de processus qui tiennent une grande promesse pour l’impression 3D. L’étude est publiée dans Communications de la nature.

Parmi les différentes technologies d’impression 3D, la fusion de lit de poudre laser est une méthode innovante pour fabriquer des alliages TI-6AL-4V, réputés pour leur haute résistance et leur bio-compatibilité. Cependant, cet alliage réalisé via l’impression 3D a traditionnellement fait face à des défis pour atteindre simultanément une forte résistance et une ductilité élevée.

Bien qu’il y ait eu des tentatives pour résoudre ce problème en ajustant à la fois les paramètres du processus d’impression et les conditions de traitement thermique, le grand nombre de combinaisons possibles a rendu difficile les explorer tout au long des expériences et des simulations.

Le cadre d’apprentissage actif développé par l’équipe explore rapidement une large gamme de paramètres de processus d’impression 3D et de conditions de traitement thermique pour recommander ceux qui devraient améliorer à la fois la force et la ductilité de l’alliage. Ces recommandations sont basées sur les prédictions du modèle d’IA sur la résistance à la traction ultime et l’allongement total ainsi que les informations d’incertitude associées pour chaque ensemble de paramètres de processus et de conditions de traitement thermique.

Les conditions recommandées sont ensuite validées en effectuant des tests d’impression 3D et de traction pour obtenir les véritables valeurs de propriété mécanique. Ces nouvelles données sont incorporées dans une formation supplémentaire sur les modèles d’IA, et grâce à l’exploration itérative, les paramètres de processus optimaux et les conditions de traitement thermique pour produire des alliages de haute performance ont été déterminés dans seulement cinq itérations.

Avec ces conditions optimisées, l’alliage TI-6AL-4V imprimé en 3D a imprimé une résistance à la traction ultime de 1190 MPa et un allongement total de 16,5%, surmontant avec succès le dilemme de force-ductilité.

Le professeur Seungchul Lee a déclaré: « Dans cette étude, en optimisant les paramètres du processus d’impression 3D et les conditions de traitement thermique, nous avons pu développer un alliage TI-6AL-4V à haute résistance et à haute ductilité avec des essais d’expérimentation minimaux. Par rapport aux études précédentes, nous avons produit un alliage avec une résistance à la tension totale similaire, mais une plus grande résistance à la tension de la tension.

« En outre, si notre approche est appliquée non seulement aux propriétés mécaniques mais aussi à d’autres propriétés telles que la conductivité thermique et la dilatation thermique, nous prévoyons qu’elle permettra une exploration efficace des paramètres du processus d’impression 3D et des conditions de traitement thermique. »