製造欠陥をリアルタイム予測する新AIモデル(New AI Model Predicts Manufacturing Defects on the Fly)

2026-05-28 パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)

米パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)の研究チームは、製造工程中に発生する欠陥をリアルタイムで予測できる新しいAIモデルを開発した。従来は製品完成後の検査で欠陥を発見するケースが多かったが、本手法では製造中に取得されるセンサーデータや工程情報を解析し、欠陥発生の兆候をその場で検出できる。研究チームは、物理法則に基づくモデルと機械学習を組み合わせることで、限られた学習データでも高精度な予測を可能にした。これにより、不良品発生前に製造条件を調整でき、歩留まり向上やコスト削減、生産効率改善につながる。特に先端材料製造や積層造形(アディティブマニュファクチャリング)など、工程が複雑で欠陥検出が難しい分野への応用が期待されている。本研究は、AIを活用したスマートマニュファクチャリングの実現に向けた重要な進展であり、製造品質管理の高度化や自律型生産システム構築に貢献する可能性を示した。

製造欠陥をリアルタイム予測する新AIモデル(New AI Model Predicts Manufacturing Defects on the Fly)
Friction stir is an advanced manufacturing approach that can produce materials with remarkable properties.
(Photo by Andrea Starr | Pacific Northwest National Laboratory)

<関連情報>

摩擦攪拌加工された金属に対する機械学習を用いた超音波非破壊検査の統計的予測 Machine Learning Statistical Ultrasonic Non-destructive Prediction for Friction Stir Processed Metal

Luke Durell,Yanming Guo,David Garcia,Mayur Pole,Tianhao Wang,Hrishikesh Das,Donald Todd,Kenneth Ross,Erin Barker,Eric Smith & Keerti Kappagantula
Integrating Materials and Manufacturing Innovation Published:28 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1007/s40192-025-00438-x

Abstract

In this investigation, we present a two-step model integrating machine learning and statistical techniques to correlate friction stir processing (FSP) parameters with ultrasonic testing waveforms and grain size. The average grain size is determined through electron microscopy, and the mean absolute voltage of ultrasonic testing waveforms is obtained from non-destructive evaluation of steady-state processed regions. A random forest model is selected to predict mean absolute voltage of the ultrasonic data, and prediction intervals are constructed. The accuracy of the mean absolute voltage prediction model is validated against experimental data, aligning within standard deviations. The predictions are then aggregated and mapped to grain size predictions using a statistical model, incorporating a Bonferroni adjustment to manage uncertainty propagation. This work novelly presents an FSP case study at the intersection of machine learning prediction for ultrasonic non-destructive evaluation with extensions to microstructural feature prediction. This pipeline lays the groundwork for future development of control systems aimed at in-line quality prediction and anomaly detection during friction stir processing, underscoring its potential for enhancing manufacturing processes.

0107工場自動化及び産業機械
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