基因算法为基础的数据驱动过程选择系统用于工业4.0中的增材制造
Bader Alwomi Aljabali1, Joseph Shelton2, Salil Desai1,3
1Department of Industrial & Systems Engineering, College of Engineering, North Carolina A & T State University, Greensboro, NC 27411, USA.
Materials (Basel, Switzerland)
|September 28, 2024
概括
本研究介绍了一种用于选择最佳增材制造 (AM) 工艺的自动化系统. 它使用数据驱动方法来改进增材制造 (DFAM) 框架的设计,提高3D打印效率.
科学领域:
- 制造业 工程 制造工程
- 计算机科学 计算机科学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 增材制造 (AM) 可以创建复杂的3D对象,但缺乏自动化设计规则.
- 选择合适的AM流程需要专门的专业知识,这阻碍了广泛采用.
- 工业4.0要求为增材制造设计 (DFAM) 提供数据驱动的解决方案.
研究的目的:
- 在DFAM框架内开发一个自动化,数据驱动的系统,用于AM过程选择.
- 捕获和应用专家知识,以优化AM过程选择.
- 为了应对3D打印零件的可制造性挑战.
主要方法:
- 使用3D CAD数据的遗传和进化特征权衡技术.
- 开发了一个两阶段的预测模型.
- 基准稳态遗传算法 (SSGA) 与分布算法估计 (EDA) 和粒子群优化 (PSO) 相比.
主要成果:
- 两阶段模型的平均精度达到70% (第一阶段) 和高达97.33% (第二阶段).
- 与EDA和PSO相比,SSGA在AM过程选择方面表现优越.
- 该系统成功地为特定的3D对象几何形状识别了最佳的AM过程.
结论:
- 开发的自动化系统准确地识别出最佳的AM流程,支持DFAM.
- 数据驱动的方法有效地捕获和应用专家知识.
- 该系统提供了一个可扩展的解决方案,用于改善AM工艺选择和可制造性.
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