استفاده از یادگیری ماشینی برای انجام نانوچاپ سه بعدی صنعتی

لیتوگرافی دو فتونی یک روش نانوچاپ سه بعدی است که با استفاده از آن می‌توان اجسام سه بعدی ایجاد کرد. اما این روش هنوز محدودیت‌هایی در تولید قطعات در مقیاس بزرگ دارد که موجب شده استفاده از آن در صنعت فراگیر نشود.

در لیتوگرافی دو فوتونی با قابلیت چاپ اجزاء نانومقیاس از پرتو لیزر استفاده می‌شود. یک پرتو قوی از لیزر می‌تواند روی نقطه‌ای در ماده فتوپلیمر سیال متمرکز شود و با صلب شدن بخش مورد تابش، آن قسمت تبدیل به پیکسل می‌شود و در نهایت ساختاری سه بعدی شکل می‌گیرد.

پژوهشگران آزمایشگاه ملی لارنس از یادگیری ماشینی برای برطرف کردن دو مانع کلیدی صنعتی سازی لیتوگرافنی دو فتونی استفاده کردند: نظارت بر کیفیت ساخت قطعات و تعیین دوز مناسب از ماده مورد نیاز.

الگوریتم یادگیری ماشینی این گروه برای تشخیص پارامترهای بهینه به منظور تنظیماتی از قبیل قرار گرفتن در معرض تابش لیزر و شناسایی دقیق خودکار کیفیت قطعات به کار گرفته شد.

نتایج این پروژه در نشریه Additive Manufacturing به چاپ رسیده است.

برایان جیرا، محقق اصلی این پروژه می‌گوید: « شما هرکز پارامترهای دقیق را برای یک ماده تعیین نمی‌کنید بنابراین باید فرآیند بسیار دشواری را برای پرینت گرفتن چند صد قطعه طی کنید. آنچه که ما انجام دادیم این بود که مجموعه‌ای از آزمایش‌های رایج را اجرا کردیم و الگوریتمی ساختیم که فیلم را به طور خودکار پردازش کرده و این امکان را فراهم می‌کند که  مشخص شود چه بخشی از کار و چه بخشی بد انجام می‌شود. با این کار می‌توان محصولی با کیفیت بالا تولید کرد.»

این گروه با استفاده از داده‌های تجربی به دست آمده، اقدام به توسعه این الگوریتم کردند. این داده مشخص می‌کند که چگونه تغییرات دوز می‌تواند روی ایجاد نقص تاثیرگذار باشد.

این گروه با استفاده از الگوریتم یادگیری ماشینی دریافتند که می‌توان کیفیت قطعات را با دقت بیش از 95 درصد در مدت زمان چند میلی ثانیه تشخیص داد.