铂尔曼,洗。-人工智能算法可以让研究人员更有效地使用3D打印来制造复杂的结构。

华盛顿州立大学的这项研究发表在《先进材料技术》杂志上，可以让3D打印更无缝地应用于从人造器官到柔性电子产品和可穿戴生物传感器等各种复杂设计中。作为研究的一部分，该算法学会了识别，然后打印出肾脏和前列腺器官模型的最佳版本，打印出60个不断改进的版本。

“你可以优化结果，节省时间、成本和劳动力，”该论文的共同通讯作者、华盛顿州立大学机械与材料工程学院贝里助理教授邱凯燕说。

近年来，3D打印的使用一直在增长，使工业工程师能够在计算机上快速地将定制设计转换为各种产品，包括可穿戴设备、电池和航空航天部件。

但对于工程师来说，试图为他们的打印项目开发正确的设置既麻烦又低效。例如，工程师必须决定材料、打印机配置和喷嘴的点胶压力——所有这些都会影响最终产品。

“潜在组合的绝对数量是压倒性的，每次试验都要花费时间和金钱，”共同通讯作者、华盛顿州立大学Huie-Rogers计算机科学讲座副教授Jana Doppa说。

邱在开发复杂的、逼真的人体器官3d打印模型方面做了几年的研究。例如，它们可以用于培训外科医生或评估植入设备，但模型必须包括真实器官的机械和物理特性，包括静脉、动脉、通道和其他详细结构。

邱、Doppa和他们的学生使用了一种名为贝叶斯优化的人工智能技术来训练并找到优化的3d打印设置。一旦对它进行训练，研究人员就能够为他们的器官模型优化三个不同的目标——模型的几何精度、重量或多孔性以及打印时间。例如，器官模型的孔隙度对外科手术很重要，因为模型的力学性能会随着密度的变化而变化。

“很难平衡所有的目标，但我们能够取得一个有利的平衡，实现一个高质量物体的最佳打印，而不管打印类型或材料形状，”共同第一作者埃里克·陈说，他是华盛顿州立大学机械与材料工程学院邱小组的访问学生。

第一作者之一、华盛顿州立大学电气工程与计算机科学学院的研究生Alaleh ahmaddian补充说，研究人员能够以平衡的方式看待所有目标，以获得有利的结果，该项目受益于跨学科的视角。

她说:“通过进行物理实验室实验来创造现实世界的影响，在跨学科研究中工作是非常有益的。”

研究人员首先训练计算机程序打印出前列腺的手术演练模型。由于该算法具有广泛的通用性，他们可以很容易地对其进行微调，以打印出肾脏模型。

邱教授说:“这意味着这种方法可以用于制造其他更复杂的生物医学设备，甚至可以用于其他领域。”

这项工作由美国国家科学基金会、华盛顿州立大学创业公司和美洲狮笼基金资助。