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发布时间：2024-08-22 23:31:09 来源：本站 作者：admin
华盛顿州立大学发表在《先进材料技术》杂志上的这项研究可以让 3D 打印在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更加无缝地发挥作用。作为研究的一部分，该算法学会了识别并打印肾脏和前列腺器官模型的最佳版本，并打印出 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，”论文共同通讯作者、华盛顿州立大学机械与材料工程学院 Berry 助理教授 Kaiyan Qiu 说。
近年来，3D 打印的使用不断增长，工业工程师可以快速将计算机上的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，尝试为他们的打印项目开发正确的设置是繁琐且低效的。例如，工程师必须决定材料、打印机配置和喷嘴的分配压力，所有这些都会影响最终产品。
“潜在组合的数量之多令人眼花缭乱，每次试验都要花费时间和金钱，”共同通讯作者、华盛顿州立大学计算机科学系 Huie-Rogers 特聘副教授 Jana Doppa 说道。
邱多年来一直致力于开发复杂、逼真的人体器官 3D 打印模型。例如，它们可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 和他们的学生使用一种名为贝叶斯优化的 AI 技术来训练和找到优化的 3D 打印设置。训练完成后，研究人员能够优化器官模型的三个不同目标——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于外科手术实践很重要，因为模型的机械性能会根据其密度而变化。
“很难平衡所有目标，但我们能够取得良好的平衡，并实现打印出质量最佳的物体，无论打印类型或材料形状如何，”共同第一作者 Eric Chen 说道，他是华盛顿州立大学机械与材料工程学院 Qiu 团队的访问学生。
共同第一作者、华盛顿州立大学电气工程与计算机科学学院研究生 Alaleh Ahmadian 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结果，并且该项目受益于其跨学科视角。
“通过进行物理实验室实验来创造现实世界的影响，从事跨学科研究是非常有意义的，”她说。
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可推广性，他们可以轻松地对其进行微调以打印出肾脏模型。
“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，甚至可用于其他领域，”邱说。
这项工作由美国国家科学基金会、WSU Startup 和 Cougar Cage Funds 资助。
