Литейное производство является одной из ключевых отраслей промышленности, которая остается основной заготовительной базой металлообработки для машиностроения, автомобилестроения, судостроения, приборостроения, агропромышленного комплекса, строительства, транспорта, инфраструктуры, оборонно-промышленного комплекса и т.д. Данная отрасль обеспечивает изготовление широкой номенклатуры, сложности (конфигурации), массы деталей из различных конструкционных как металлических сплавов, а также неметаллических материалов.
Развитие мировой и отечественной современной литейной отрасли предполагает все большую необходимость использования цифровых технологий, открывая новые возможности для оптимизации и усовершенствования процессов изготовления литых изделий (деталей).
Именно искусственный интеллект как один из инструментов цифровой трансформации становится тем ключевым фактором.
Рассмотрим основные направления применения технологий искусственного интеллекта в литейном производстве.
Одним из важнейших направлений внедрения технологий искусственного интеллекта в литейном производстве является прогнозирование дефектов.
Разработанные алгоритмы интеллектуальных систем могут анализировать большие объемы данных, а именно: температурные режимы, газогидродинамическое давление в литейной форме, скорость заливки расплава, характеристики формовочных материалов, газопроницаемость формовочных и стержневых смесей, химический состав выплавленного сплава, продолжительность, а также условия кристаллизации отливок.
На основе этих данных алгоритмы искусственного интеллекта могут выявлять закономерности и создавать модели, которые способны с высокой точностью прогнозировать вероятность образования пористости, усадочных раковин, горячих трещин, спаев и других типичных литейных дефектов еще до завершения заливки и твердения сплава. Такие системы позволяют технологам заранее корректировать параметры процесса, предотвращая выпуск бракованной продукции и уменьшая объем переработок.
Автоматизированные системы технического контроля на основе алгоритмов искусственного интеллекта радикально трансформируют процесс оценки качества литой продукции. Методы компьютерного зрения, соединенные со скадными глубокими нейронными сетями, могут обеспечивать анализ изображения – от высококонтрастных рентгенограмм до видео с визуальных камер – и автоматически обнаруживать как поверхностные, так и внутренние дефекты.
В отличие от традиционного визуального контроля такие системы обеспечивают:
• высшую объективность и воспроизводимость;
• контроль в реальном времени;
• резкое понижение влияния человеческого фактора;
• возможность сортировки, браковки и создания статистических баз данных качества. Это существенно увеличивает эффективность и скорость производственного цикла.
Подобный подход применим и для инженерного материаловедения.
В сочетании с алгоритмами искусственного интеллекта эта методология позволяет:
• моделировать микроструктуру отливок на уровне кристаллических зерен;
• прогнозировать механические и другие эксплуатационные свойства изделия еще на стадии проектирования;
• проводить виртуальные эксперименты, анализ структурных составляющих;
• значительно ускорять разработку новых сплавов вместе с проектированием литых конструкций из них.
Технологии искусственного интеллекта играют ключевую роль в оптимизации технологических параметров. Современные алгоритмы искусственного интеллекта могут подбирать оптимальные значения температуры расплава и литейной формы, скорости и давления литья, конструкции литниково-питательной системы, режимов дегазации, перемешивания, процессов модификации расплава. Это в свою очередь сокращает количество экспериментальных плавок, а также дорогостоящих опытных пробных заливок форм, существенно ускоряя подготовку и организацию производства.
Особо важные перспективы открывает сочетание технологий искусственного интеллекта с аддитивным производством (3D-печати).
Это в свою очередь позволяет:
• проектировать оптимизированные литейные формы, модели и литниковые системы, учитывая возможности разновидностей 3D-печати;
• генерировать оптимизированные конструкции, недоступные для традиционных методов литья, в частности при изготовлении отливок специальными способами литья (например, из каркасных полимерных материалов);
• прогнозировать поведение песчаных, металлических или полимерных форм при заливке и охлаждении;
• создавать полностью цифровую цепочку от «CAD МОДЕЛЬ — 3D-ПЕЧАТЬ – ФОРМИРОВАНИЕ – ЗАЛИВКА – ОХЛАЖДЕНИЕ – ОБРАБОТКА», включая роботизированную 3D-обработку.
3D-печать позволяет реализовывать и создавать новые металлоконструкции, которые раньше были технологически невозможны, включая сложные каналы охлаждения, бионичные формы и многоуровневые литниковые системы. Кроме того,
3D-печатные разовые восковидные или пенополимерные модели вписываются в действующие литейные процессы без изменения существующего производственного процесса.
Еще одно из направлений возможности использования технологий искусственного интеллекта это оптимизация операций управления всеми литейными технологическими цепочками производства литой продукции.
В свою очередь, несмотря на значительные успехи внедрения технологий искусственного интеллекта в литейную отрасль, существуют и определенные вызовы:
• высокая стоимость внедрения цифровых платформ, датчиков, серверных мощностей и программного обеспечения.
• необходимость научно-технологического сопровождения, поскольку ИИ требует корректной настройки и постоянного изменения данных.
• требования к защите технологических данных.
Важным аспектом внедрения технологий искусственного интеллекта на предприятиях литейной отрасли является подготовка соответствующих специалистов по перечисленным направлениям, переподготовка или повышение квалификации персонала, увеличение доли инженерных компетенций в производстве литых изделий. Это также дает толчок в развитие и создание новых учебных программ, специализаций, специальностей для заведений, проводящих подготовку специалистов-литейщиков.
Таким образом, из данного анализа можно сделать вывод, что на сегодняшний день потенциал внедрения технологий искусственного интеллекта очень актуален. Технологии искусственного интеллекта не только позволяют автоматизировать процессы управления литейным производством, но и изменяют саму модель взаимодействия между заказчиком и производителем. Сегодня заказчики могут настраивать параметры будущего изделия онлайн, используя интерактивные цифровые интерфейсы, а технологические системы автоматически перестраивают параметры плавки и литья под конкретный заказ.
Технологии искусственного интеллекта не заменяют специалиста-литейщика, а они превращают их в инструмент, усиливая экспертные возможности и минимизируя риск человеческих ошибок. Именно сочетание инженерной компетенции и интеллектуальных цифровых систем становится фундаментом устойчивой, конкурентоспособной и технологически развитой литейной отрасли, превращающейся в высокотехнологичный процесс «Умного производства» (Smart Factory).
Список ссылок
- https://www.informdom.com/uploads/metal/25_4/55_Doroshenko.pdf.
- Обзор методов применения искусственного интеллекта в проектировании литейных технологий и метаматериалов / Дорошекно В.С., Калюжный П.Б., Погребач Е.В // Процессы литья №4 (162).2025
- https://www.linkedin.com/pulse/iron-intelligence-how-ai-forging-future-steelmaking-pradhan-n3suf.
Как с нами связаться?
Напишите нам: info@ukrfavorit.com.ua
Позвоните: 0800 33 92 85 (бесплатно).
Сканируйте QR-код и присоединяйтесь к нашим соцсетям!
Вместе мы двигаем индустрию вперед!
E-mail: info@ukrfavorit.com.ua
Телефон:
+38 (067) 333-92-85
+38 (066) 333-92-85
+38 (044) 333-92-85
0800 339 285 (бесплатно)
Пресс-служба «Укрфаворит»
