US-Forscher entwickeln mit AI und 3D-Druck verbesserte Materialien

Forscher aus den USA haben eine neue Methode vorgestellt, um mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) und 3D-Druck Materialien mit exakt definierten Eigenschaften zu entwickeln. Der anschließende 3D-Druck der KI-generierten Strukturen soll Werkstoffe mit maßgeschneiderten mechanischen Kennwerten ermöglichen.

Wie Professor Xiaoyu Zheng von der Virginia Tech erläutert, wurde die Materialentwicklung bislang hauptsächlich auf Basis von Spannungs-Dehnungs-Kurven durchgeführt. Hierbei komme es durch Fertigungstoleranzen jedoch häufig zu Abweichungen von den gewünschten Eigenschaften.

Die Forscher schlagen nun einen neuen Weg via KI und 3D-Druck vor: Der Anwender definiert die gewünschten mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs. Eine KI erzeugt daraus ein 3D-Modell, das dann gedruckt wird. In Versuchen generierte die KI so beispielsweise eine individuell optimierte Schuhsohle für Läufer.

Laut den Wissenschaftlern ermöglicht die Verknüpfung von KI und 3D-Druck eine bislang unerreichte Anpassungsfähigkeit bei der Materialentwicklung. 3D-Druck wird so zur Produktion von Werkstoffen mit exakt vorgegebenen Kennwerten. Die Forschung könne die Materialwissenschaft grundlegend verändern.

Die Ergebnisse wurden in “Nature Communications” unter dem Titel “Rapid inverse design of metamaterials based on prescribed mechanical behavior through machine learning” veröffentlicht.