AI tạo sinh in 3D các vật dụng cá nhân sử dụng hàng ngày
Hệ thống cho phép người dùng cá nhân hóa trải nghiệm xúc giác cho vật dụng, kết hợp phong cách cá nhân đồng thời đảm bảo vật dụng có thể đáp ứng yêu cầu sử dụng hàng ngày.
Theo các nhà nghiên cứu tại CSAIL – Viện Công nghệ Massachusetts (Hoa Kỳ), một vấn đề quan trọng của mô hình 3D trong ứng dụng vật lý là tính toàn vẹn cơ học. Mặc dù AI có thể giúp tạo ra các mô hình 3D cá nhân hóa, nhưng các hệ thống đó thường không xem xét các đặc tính vật lý của mô hình 3D. Nghiên cứu sinh Faraz Faruqi đã tạo ra các hệ thống dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) có khả năng thay đổi thiết kế về mặt thẩm mỹ trong khi vẫn giữ nguyên chức năng, và một hệ thống khác có thể điều chỉnh cấu trúc với các đặc tính xúc giác mong muốn mà người dùng muốn cảm nhận.
Với hệ thống MechStyle được hỗ trợ bởi AI, người dùng chỉ cần tải lên mô hình 3D hoặc chọn một vật dụng được thiết lập sẵn (như bình hoa hay móc treo), và sử dụng hình ảnh hoặc văn bản để tạo ra phiên bản cá nhân hóa. Sau đó, mô hình AI tạo sinh sẽ điều chỉnh hình học 3D, trong khi MechStyle mô phỏng cách những thay đổi đó sẽ tác động đến các bộ phận cụ thể, đảm bảo các khu vực dễ bị tổn thương vẫn giữ được độ bền cấu trúc. Khi hài lòng với bản thiết kế được tăng cường bởi AI, người dùng có thể in 3D và sử dụng trong thế giới thực.
Theo các nhà nghiên cứu của CSAIL, việc tạo kiểu 3D trước đây thường đi kèm với những hậu quả không mong muốn. Nghiên cứu ban đầu cho thấy chỉ khoảng 26% mô hình 3D vẫn giữ được cấu trúc khả thi sau khi được sửa đổi, có nghĩa là hệ thống AI không hiểu tính vật lý của các mô hình mà nó đang sửa đổi. MechStyle mô phỏng cách các thay đổi dựa trên GenAI sẽ tác động đến một cấu trúc. Hệ thống cho phép người dùng cá nhân hóa trải nghiệm xúc giác cho vật dụng, kết hợp phong cách cá nhân đồng thời đảm bảo vật dụng có thể đáp ứng yêu cầu sử dụng hàng ngày.
Trong tương lai, MechStyle cũng có thể hữu ích trong việc tạo ra các nguyên mẫu cho phụ kiện và các sản phẩm khác có tiềm năng bày bán trong cửa hàng đồ chơi, cửa hàng phần cứng hoặc cửa hàng thủ công mỹ nghệ. Mục tiêu, theo các nhà nghiên cứu của CSAIL, là để cả các nhà thiết kế chuyên nghiệp và nghiệp dư dành nhiều thời gian hơn cho việc lên ý tưởng và thử nghiệm các thiết kế 3D khác nhau, thay vì lắp ráp và tùy chỉnh các mặt hàng.
Để đảm bảo các sản phẩm của MechStyle có thể đáp ứng yêu cầu sử dụng hàng ngày, các nhà nghiên cứu đã tăng cường công nghệ AI tạo sinh bằng một loại mô phỏng vật lý được gọi là phân tích phần tử hữu hạn (FEA). Khi AI tinh chỉnh mô hình này, các mô phỏng vật lý sẽ làm nổi bật những phần nào của mô hình đang yếu đi và ngăn chặn những thay đổi tiếp theo. Việc kết hợp quy trình FEA với lập lịch thích ứng cho phép MechStyle tạo ra các vật thể có độ bền cấu trúc lên đến 100%. Thử nghiệm 30 mô hình 3D khác nhau với các kiểu dáng giống như gạch, đá và xương rồng, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng cách hiệu quả nhất để tạo ra các vật thể có độ bền cấu trúc là xác định động các vùng yếu và điều chỉnh quy trình AI tạo sinh để giảm thiểu tác động của chúng. Trong những trường hợp này, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng họ có thể dừng hoàn toàn việc tạo kiểu khi đạt đến ngưỡng ứng suất cụ thể, hoặc dần dần thực hiện các tinh chỉnh nhỏ hơn để ngăn các khu vực có nguy cơ tiếp cận ngưỡng đó.
Hệ thống này cũng cung cấp hai chế độ khác nhau: chế độ tự do cho phép AI nhanh chóng hình dung các kiểu dáng khác nhau trên mô hình 3D, và chế độ MechStyle phân tích cẩn thận tác động cấu trúc của các chỉnh sửa. Người dùng có thể khám phá các ý tưởng khác nhau, sau đó thử chế độ MechStyle để xem những điểm nhấn nghệ thuật đó sẽ ảnh hưởng như thế nào đến độ bền của các vùng cụ thể trên mô hình.
Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ sử dụng AI tạo sinh để tạo ra các mô hình 3D cho người dùng, thay vì tạo kiểu cho các thiết kế có sẵn và thiết kế do người dùng tải lên. Điều này sẽ làm cho hệ thống thân thiện hơn với người dùng, để những người ít quen thuộc với mô hình 3D, hoặc không thể tìm thấy mẫu thiết kế trực tuyến, có thể dễ dàng tạo ra ngay từ đầu.
