В аерокосмическата индустрия има една неудобна истина, за която маркетолозите на комерсиалните космически компании prefer да мълчат: металът е евтин, но термодинамичната му обработка изяжда бюджета. Когато НАСА проектира сплавта GRCop-42 – комбинация от мед, хром и ниобий – целта беше проста и брутална. Трябваше да се създаде вътрешна обвивка за горивни камери, която да издържа на термични шокове без да омеква, докато през микроканалите й протича криогенен втечнен газ. Проблемът с високопроводимите медни сплави обаче е, че те отразяват лазерната енергия точно така, както огледалото отразява светлина. За да я разтопите и подредите слой по слой с дебелина от десетки микрони, доскоро ви трябваше гигаватна инфраструктура, скъпи фабрични инсталации и термични камери с контролирана аргонова атмосфера.
Всеки опит да се произведе компонент от GRCop-42 на индустриална машина от среден клас досега завършваше по един и същи начин: микроскопични празнини в структурата, несвързани гранули, вътрешни шупли и брак за десетки хиляди долари. Водещите изследователи от Университета на щата Вашингтон просто спряха да се опитват да надвият физиката с повече електроенергия. Вместо да изливат ресурси в тестове на сляпо, те извадиха от архивите данните от 37 предишни, напълно провалени опити за печат. За един класически металург тези 37 опита са занаятчийски отпадък, който се връща за претопяване. За алгоритъма за оптимизация обаче тези дефекти се оказаха координатите на пробойната в досегашната теория.
Пространството от параметри при лазерното прахово синтероване съдържа над 100 милиона възможни комбинации. То включва скорост на сканиране, стъпка на лазерното петно, дебелина на праховия слой, температура на основата и модулация на импулса. Ако един изследователски екип реши да тества тези комбинации по методиката на класическия проба-грешка анализ, бюджета на катедрата ще се изчерпи още на стотната проба, а металографският анализ на срезовете би отнел години работа на електронните микроскопи. Интелектуалната мъгла около процеса се дължи на факта, че при ниска лазерна мощност медта просто разсейва топлината по-бързо, отколкото лазерът успее да създаде стабилна вана от разтопен метал.
Приложеният машинен модел не е научил нова физика – той просто е оптимизирал математическото търсене в матрицата от вероятности. Балансирайки между агресивно проучване на непознати параметри и експлоатация на вече известните успешни зони, системата сведе 100 милиона варианта до едва 40 реални физически експеримента на терен. За три месеца, вместо за едно десетилетие, екипът откри шест работещи прозореца за синтероване. Най-важният от тях позволява стабилен печат при лазерна мощност от едва 500 вата – стандартен параметър за най-обикновените търговски 3D принтери, каквито има във всеки втори по-добре оборудван университетски гараж.
