3D打印技术以实现复杂设计的优势在高附加（jiā）值零部件制造（zào）领域得到了应用发展。比如（rú）说，GE与西门子都在利（lì）用金属3D打（dǎ）印技术实现燃气轮机复（fù）杂燃烧组件的突（tū）破，GE 已交付给中国使用的HArrie 重型燃（rán）气轮机打（dǎ）破了自己（jǐ）的净效率记（jì）录，3D打印技术所制造的关（guān）键部件（jiàn）功不（bú）可没（méi）。

但3D打印（yìn）技（jì）术的广泛应用仍有诸多制（zhì）约因素需要克服，其中一个（gè）因素（sù）是减少3D打印零件创建与验证所需（xū）要的（de）时间，高效（xiào）的制造出（chū）合格（gé）的3D打印零部（bù）件。

根据3D科（kē）学（xué）谷的市场（chǎng）观察，GE将与橡树岭国家实验室（ORNL）以及（jí）施乐旗下的PARC公（gōng）司（sī）合作（zuò），以喷气发动机（jī），风力涡轮（lún）机和燃气轮（lún）机等涡（wō）轮（lún）机械（xiè）中的复杂热、流体零部件为切入点，通过人工智能技（jì）术、超（chāo）级（jí）计算机将这类（lèi）3D打印零件的创建与验证时间减（jiǎn）少（shǎo）近65%。这一合作（zuò）项目获得了130万美元的项（xiàng）目资助。

来源：GE

热、流体3D打印组件，自动化设计与验（yàn）证的集成

如今（jīn），开发设计用于喷气发动机（jī），风力涡轮机和燃气轮机等复杂动力产品的新组件，往往需要涉及（jí）到数十（shí）位专业（yè）人士，共同对组件的结构（gòu）、热特性、流（liú）体（tǐ）特性进行（háng）研（yán）究。在（zài）设计增材制造-3D打印（yìn）组件（jiàn）时，需要考虑诸多因（yīn）素，例如材料成分对热量和应（yīng）力的响应程度，面向增材制造的设计如何（hé）影响（xiǎng）气（qì）流或空气动力学性能等。汇集这（zhè）些跨界知识，并完成一种3D打印零件验证的过程（chéng）可能长达2到5年。

根（gēn）据GE ，这一项目的（de）启动具有以（yǐ）下（xià）意义：

将用于涡轮（lún）机械的高性能增（zēng）材制造（zào）零件（jiàn）设计开发时间从2-5年缩（suō）短到1-2年（nián），整体（tǐ）时间减（jiǎn）少一半以上；为（wéi）3D打印技术广（guǎng）泛应用铺平道路，彻底改变从（cóng）风力涡轮机到燃（rán）气轮机（jī）的各种发电产（chǎn）品的效率和性能；组合的项目团队将（jiāng）在ORNL的超级计（jì）算（suàn）机Summit 上进行工（gōng）作，开发强大的人工智能（AI）和机器（qì）学（xué）习（ML）技术，从而以更（gèng）快的速度（dù）实现数百（bǎi）万次设计迭代。该项目将以实现无缺陷、高性能的3D打印组（zǔ）件设计（jì）为最终（zhōng）目标，与铸（zhù）造等传统工艺生产的零（líng）部件（jiàn）相比，这些3D打印组件将能够（gòu）承受高温和高应力，并具（jù）有优化的（de）性（xìng）能。

GE 研发增材制（zhì）造业务负责人对于（yú）这一项目对3D打印技术的意义做（zuò）了进一（yī）步（bù）说（shuō）明，由此可以看到这一项目（mù）对于增材制造的意义。他表示，减少创（chuàng）建和验证无缺陷的3D打（dǎ）印组件（jiàn）设计所需（xū）时（shí）间，是实（shí）现3D打（dǎ）印（yìn）的广泛使用（yòng）关（guān）键（jiàn）因素之一，使用支持多物（wù）理功能的工（gōng）具和人工智能技术，将使3D打印（yìn）组件设计整个过程自（zì）动化，并使得增材制造过程比某些（xiē）传统（tǒng）制造（zào）工艺更（gèng）快。3D打印组件结构特性的优（yōu）化已（yǐ）经实现自动化，但热（rè）和流体（tǐ）特性优化（huà）还没有实现，这一项目（mù）将（jiāng）利用人工（gōng）智能技术，从增材（cái）制造可生产性（xìng）数据自动生成（chéng）代理（lǐ）模型，并将设（shè）计与多物（wù）理场设计优化技术（shù）进行无缝集成。

项目团队将使用ORNL实（shí）验室的Summit超级计算机，以前所未有的精度（dù）创建这些基于（yú）人工智能的的代（dài）理模型。除此之（zhī）外，ORNL 高（gāo）通量（liàng）同位素反应堆将被用于（yú）分析增（zēng）材制造组件，分析数据将用于训练（liàn）和评估人（rén）工智能创（chuàng）建的模（mó）型。

人（rén）工智能在自动生成3D打印组件设（shè）计（jì）模型中起到了重（chóng）要作用。根据项目成员之一PARC，人工智能技术可以加速创成式设计，这是一项能够显著减少设（shè）计与（yǔ）制造优质3D打印零件的重要创新性技术。使（shǐ）用（yòng）机器学习人工智能技术，使得自动生（shēng）成的功能（néng）集（jí）成3D打印零部件能够满足现（xiàn）实世界的应用需求，为制造业提（tí）供创新性的增材制（zhì）造解决方（fāng）案。

3D科学谷（gǔ）Review

《暗（àn）知识》一（yī）书中谈到，算力、数（shù）据、算法这（zhè）三个要素同步成熟，形成合力，带来（lái）了今天（tiān）人工智能技术的爆发，这（zhè）三个要（yào）素中最重要的是计算能（néng）力（lì）的发展和算法的相互促进。以上项目正是将（jiāng）超级（jí）计算机的算力与机器学（xué）习算法相（xiàng）结合，促进人工智能技术在3D打印零件设计开发中的应用。

根据3D科学谷（gǔ）的（de）市场（chǎng）观察，ORNL 实验室的超级计算（suàn）机还将支持（chí）一个（gè）针（zhēn）对3D打印的（de）高级仿真功能开发项（xiàng）目。该（gāi）项目名（míng）为Exascale增材制造（ExaAM），该项目将利（lì）用（yòng）超（chāo）级计算机Frontier开发高级（jí）仿真功能（néng）。这一仿真功能将使科学（xué）家（jiā）更（gèng）好地理解工艺参数（例如（rú）扫描模式），材料微（wēi）观结构（晶粒尺（chǐ）寸和方向的分（fèn）布）之间的复杂关系，以及3D打印（yìn）金属零件的最（zuì）终（zhōng）特性（例如（rú）强度）。

以上这些信息（xī）可用于预测增（zēng）材制造（zào）零件性能（néng）、强（qiáng）度、寿命，加快零件的鉴定和（hé）认证，从而以（yǐ）更低（dī）成本创新和优（yōu）化产品。但当前的技术（shù）在预测增材制造零件的微观结（jié）构时必（bì）须做（zuò）出许多近（jìn）似和简化，而有（yǒu）了超级计算机Frontier，研究人员将能够消除（chú）近似值，并优（yōu）化制（zhì）造过程中使用的参数，从而能够设计出重量更轻的零件，减（jiǎn）少浪（làng）费，减少零件组装（zhuāng）的需要，或根（gēn）据（jù）具体应用确定其他属（shǔ）性。

正向（xiàng）设计与3D打印优势的结合、人（rén）工（gōng）智能与工（gōng）艺（yì）开发的结合（hé）、数（shù）字（zì）孪生与（yǔ）生产控制的结合是推动3D打印产业化的“三（sān）驾马车（chē）。除了增材制造硬（yìng）件设备快速发展，材料成本的下（xià）降以及（jí）种类的丰富，算力、数据、算法（fǎ）支撑起的人工智能（néng）软实力，也是（shì）促进（jìn）3D打印（yìn）技（jì）术得（dé）到广泛（fàn）应（yīng）用的“硬核”。