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在過去的30年中，隨著復(fù)合材料在工業(yè)上的廣泛采納，玻璃和碳纖維增強復(fù)合材料在航空航天和其他高性能應(yīng)用中的使用猛增。
在高性能應(yīng)用中，這些混合，分層材料的強度和多功能性的關(guān)鍵是每一層中纖維的方向。增材創(chuàng)造(3-D打印)方面的最新創(chuàng)新使得有可能對此因素進行微調(diào)，這是由于能夠在CAD文件中包括要打印組件每一層的離散打印頭方向指令，從而優(yōu)化了強度和靈便性以及零件特定用途的耐用性。因此，CAD文件說明中的這些3-D打印刀具路徑(刀具將遵循的一系列協(xié)調(diào)位置)對于創(chuàng)造商而言是珍貴的商業(yè)秘密。
但是，由紐約大學(xué)丹頓工程學(xué)院的研究人員團隊(由機械和航空航天工程學(xué)系教授Nikhil Gupta領(lǐng)導(dǎo))表明，通過將機器學(xué)習(xí)(ML)工具應(yīng)用于以下工具，這些工具路徑也很容易復(fù)制，因此很容易被竊取。通過CT掃描獲得的零件的微觀結(jié)構(gòu)。
他們的研究“通過使用成像和機器學(xué)習(xí)通過刀具路徑重構(gòu)對增材創(chuàng)造的復(fù)合零件進行逆向工程”，發(fā)表在《復(fù)合材料科學(xué)與技術(shù)》上，論證了這種對3D打印的玻璃纖維增??強聚合物長絲進行逆向工程的方法， 3-D打印，尺寸精度在原始零件的1%的三分之一之內(nèi)。
調(diào)查人員包括NYU Tandon研究生Kaushik Yanamandra，Chen Lin Chen，Xianbo Xu和Gary Mac都表明，可以通過微CT掃描圖像從打印部件的纖維取向中捕獲3-D打印過程中使用的打印方向。 。但是，由于用肉眼很難分辨出纖維的方向，因此該團隊使用了在數(shù)千個微CT掃描圖像上訓(xùn)練的ML算法，以預(yù)測在任何纖維增強的3D打印模型上的纖維取向。該團隊在圓柱和正方形模型上驗證了其ML算法結(jié)果，發(fā)現(xiàn)誤差小于0.5°。
古普塔說，這項研究引起了人們對3-D打印復(fù)合零件中知識產(chǎn)權(quán)安全性的關(guān)注，在這種復(fù)合零件上投入了大量的精力進行開辟，但是現(xiàn)代機器學(xué)習(xí)方法可以輕松地以低成本在短時間內(nèi)復(fù)制它們。
Gupta說：“機器學(xué)習(xí)方法被用于復(fù)雜零件的設(shè)計中，但是，正如研究表明的那樣，它們可能是一把雙刃劍，這使得逆向工程也變得更加容易?！薄霸谠O(shè)計過程中還應(yīng)考慮安全性，在未來的研究中應(yīng)開辟出不可克隆的刀具路徑。”
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