¿Por qué combinar la inteligencia artificial y la impresión 3D?

Hoy en día, vemos cada vez más palabras de moda y conceptos como «Inteligencia Artificial» (IA), «Blockchain» o «Industria 4.0». Por sí mismas, estas tecnologías tienen un gran impacto en la economía actual y los sistemas de producción existentes. Pero, ¿qué pasa con el hecho de que estas nuevas tecnologías, a menudo descritas como disruptivas, se puedan combinar? ¿Existen entonces posibilidades nuevas e inimaginables? Lo que nos interesa, por supuesto, es la combinación de estas tecnologías con la fabricación aditiva: nos centraremos más específicamente en la relación de la inteligencia artificial y la impresión 3D. El objetivo es comprender qué posibilidades existen cuando combinamos las dos tecnologías, qué beneficios se pueden obtener de ellas, pero también los límites que pueden alcanzar.

Inteligencia artificial, robótica, impresión 3D, tantas tecnologías nuevas que abren puertas

En primer lugar, veamos el término inteligencia artificial. El Dr. Thomas Wilde, experto en IA desde hace algunos años, nos dio una definición: «La IA como disciplina inicialmente incluye todos los procesos que ayudan a las máquinas a percibir, pensar y actuar como humanos. Como resultado, estamos trabajando con una amplia gama de procesos lingüísticos, procesamiento de imágenes, pero también procesos en las áreas de habilidades motoras y robótica». En nuestra vida diaria, lo encontramos a menudo, principalmente en los medios de comunicación y la electrónica: tu smartphone, por ejemplo, puede reconocer tu rostro o tiene un asistente de voz, tales como Alexa de Amazon, Siri en Apple, Google Now, etc.

La inteligencia artificial a menudo está vinculada a términos como aprendizaje automático, red neuronal, automatización o incluso visión artificial. La idea aquí es que una máquina puede resolver un problema por sí sola, sin intervención humana, a partir de datos y experiencias pasadas. Esto es particularmente interesante cuando se combina con tecnologías de impresión 3D, ya que podría aumentar el rendimiento de una impresora 3D al reducir el riesgo de error y facilitar la producción automatizada. Estamos viendo más y más nuevas empresas y proyectos de investigación que integran IA en un producto o servicio de impresión 3D.

Muchos dispositivos electrónicos ahora integran IA

Los ejemplos van desde la automatización de todo el flujo de trabajo de impresión 3D hasta la predicción de la calidad y el desarrollo de nuevos materiales. Hemos hablado con algunos expertos que han desarrollado sistemas en estas áreas, te los presentamos brevemente a continuación.
Automatización del flujo de trabajo de impresión 3D.

Una primera aplicación es, por ejemplo, la automatización del flujo de trabajo en la impresión 3D. Esto incluye varias etapas, desde la creación del modelo como un archivo CAD, hasta su impresión final y su preparación para la impresión en software de laminado. AMFG (de Autonomous Manufacturing), una empresa con sede en Londres, ofrece una solución para esto. «Con nuestra solución de software diseñada para el flujo de trabajo en la impresión 3D, permitimos la automatización de pasos importantes, como la gestión de la producción», dijo Keyvan Karimi, CEO de AMFG. La inteligencia artificial se utiliza en AMFG para automatizar ciertas tareas manuales, como la recopilación de datos, el seguimiento de costos y la planificación de la construcción. El software se puede utilizar para optimizar la capacidad de producción mejorando el uso de la máquina y programando órdenes de producción en función de la disponibilidad, todo hecho automáticamente gracias a la inteligencia artificial. La selección de materiales también se puede automatizar con IA: de acuerdo con los requisitos de la pieza a imprimir, el software hace recomendaciones sobre el material que se utilizará para obtener el mejor resultado.

Sin embargo, Kevan Karimi agrega: «Todavía estamos lejos de usar inteligencia artificial para controlar todo el proceso de fabricación aditiva». Ahora podemos automatizar ciertos pasos, pero aún necesitaremos la intervención humana para algunas tareas individuales, como el posprocesamiento, que sigue consumiendo mucho tiempo; por eso también es importante minimizarlo trabajando de manera eficiente en el archivo 3D.

La combinación de inteligencia artificial e impresión 3D también puede ampliar la gama de materiales compatibles y, por lo tanto, cumplir con los requisitos de sectores industriales como el aeroespacial, que a menudo requieren materiales que soporten altas temperaturas. El proyecto «futureAM» lanzado por el Instituto Fraunhofer IWS en 2017 es un ejemplo perfecto. El Profesor Ing. Frank Brückner, responsable del área comercial ‘Generar e imprimir’ en Fraunhofer IWS y AMCD (Additive Manufacturing Center Dresden), explica: «Los motores de los aviones podrían operar a temperaturas más altas y más eficientemente si la mayoría de los materiales no fallarán a partir de los 1200 grados».

¿Qué función tiene la IA aquí? El profesor nos dijo: “El procesamiento de nuevos materiales de alto rendimiento es muy complejo y requiere un ajuste fino de todos los parámetros del proceso. Es por eso que monitoreamos el proceso de impresión 3D con una variedad de sensores diferentes. Usando IA, posteriormente evaluamos este flujo de datos e identificamos relaciones ocultas que no son reconocibles por los seres humanos.» Aquí es precisamente donde radica la ventaja de la inteligencia artificial y la impresión 3D: puede procesar volúmenes muy grandes de datos rápidamente, un trabajo demasiado tedioso para los humanos. Gracias a este trabajo, los investigadores pueden procesar aleaciones complejas y mantener las propiedades de los materiales.

Palas de turbina impresas en 3D (créditos de las fotos: Fraunhofer IWS)

Optimización del proceso de impresión 3D

La IA también puede ayudar a mejorar el proceso de impresión 3D. Por ejemplo, la capacidad de impresión de un objeto puede analizarse antes de comenzar cualquier proceso. También puede predecir la calidad de una pieza y controlar el proceso para evitar errores de impresión y ahorrar tiempo.

Esto es exactamente lo que la startup Printsyst está intentando hacer con su motor de IA, especialmente en la industria aeronáutica. El objetivo del algoritmo de IA patentado de la compañía es identificar la funcionalidad de las piezas y mejorar la tasa de éxito de la impresión. Esta solución se basa en la experiencia obtenida de proyectos anteriores que integraron con éxito la fabricación aditiva. Su desarrolla coge, por ejemplo, parámetros de impresión que han funcionado bien, puede estimar con precisión los costos de los componentes, los plazos de fabricación y entrega, etc. Sobre todo, esto aumenta la productividad y reduce el riesgo de errores que pueden ser muy costosos, especialmente en el sector aeroespacial.

Eitan Yona, cofundador de Printsyst, ilustra su punto: “Estamos reduciendo el proceso promedio para preparar las piezas para la impresión 3D de 30 minutos a 5 segundos para cada trabajo individual. Al reducir este tiempo, aumentamos el uso de la impresora y al eliminar errores, reducimos las iteraciones». El uso de la IA reduce la complejidad de un proceso tradicionalmente manual y brinda mejores resultados.

La optimización también implica un análisis de la capacidad de impresión, también llamado evaluación de piezas antes de imprimir. Por lo general, AMFG ha incluido una característica en su paquete de software que garantiza que una pieza de trabajo sea realmente adecuada para la impresión 3D, ya sea en términos de estabilidad, forma o resistencia. Esto es particularmente importante para las empresas que desean trabajar eficazmente con fabricación aditiva. Keyvan Karimi resume: «Queremos utilizar la IA para mejorar nuestro software, y que los departamentos de impresión 3D puedan controlar de manera efectiva sus procesos de producción y garantizar la precisión y calidad de las piezas que producen. Esto se vuelve cada vez más importante a medida que la industria continúa cambiando a la producción de piezas terminadas. «

Si hay muchos ejemplos y las ventajas son diversas, preguntémonos los riesgos relacionados con la combinación de inteligencia artificial e impresión 3D: ¿debemos temer los peligros relacionados con ellos?
¿Son la IA y la impresión 3D una amenaza?

Cualquier nueva tecnología trae consigo límites y retos, y puede presentar una cierta cantidad de riesgos. La IA y la impresión 3D no son una excepción: solo en el mercado de la fabricación aditiva, podemos hablar de armas impresas en 3D. Y cuando se trata de inteligencia artificial, a menudo escuchamos que las máquinas podrían superar a los seres humanos. Sin embargo, las tecnologías 3D facilitan la reproducción de muchos objetos en la actualidad. Si integramos inteligencia artificial en estos, nuestra privacidad y seguridad podrían verse seriamente comprometidas en el futuro. Podemos tomar el ejemplo del perro Astro que fue diseñado con impresión 3D y que tiene un cerebro basado en IA: sus decisiones se basan en influencias ambientales. ¿Qué pasará si estas elecciones van más allá de la imaginación humana? ¿Qué pasa si perdemos el control de tal robot? ¿Deberíamos temer los peligros de ambas tecnologías?

Eiton Yona de Printsyst agrega a esto que la inteligencia artificial simplifica el uso de la fabricación aditiva para que la comprensión tecnológica ya no sea necesaria. Él menciona: «Puedes imprimir un arma en un lado y huesos humanos en el otro».

No veas el vaso medio vacío: ¡la inteligencia artificial y la impresión 3D tienen un futuro brillante por delante! Keyvan Karimi de AMFG confirma esto: «Creemos que la IA, el aprendizaje automático y otras tecnologías en la Industria 4.0 realmente tienen el potencial de mejorar en el proceso de fabricación y permitirá que los ingenieros y operadores pasen menos tiempo en tareas manuales repetitivas y dediquen más tiempo a procesos de valor agregado. De hecho, solo estamos rascando la superficie de lo que es posible con estas tecnologías».
Inteligencia artificial e impresión 3D: ¿la combinación del futuro?

Confiamos en que ambas tecnologías desempeñarán un papel importante en los próximos años, especialmente en aplicaciones industriales. Según Eints Yona de Printsyst, la inteligencia artificial y la impresión 3D están más conectadas de lo que pensamos: «Hoy en día, la fabricación aditiva requiere un alto grado de conocimiento especializado para la producción de piezas. AI adoptará reglas importantes en el flujo de trabajo de impresión 3D. Algoritmos más rápidos e inteligentes reducirán el proceso manual realizado por humanos. La IA permitirá el acceso a grandes datos para gestionar mejor las tecnologías 3D. «

Por el momento, esta combinación está aún en pañales y ya sentimos un potencial importante: los pocos ejemplos citados muestran cómo la IA y la impresión 3D estimulan la innovación, hacen que la producción sea más eficiente para las empresas que las utilizan y son ventaja competitiva. Todavía no sabemos hasta dónde llegará esta revolución, pero una cosa es segura: es prometedora.

Fuente: 3D natives [06/01/2020]