MechStyle combine IA générative et simulation mécanique pour créer des modèles 3D plus performants
Si vous avez déjà essayé d’imprimer un modèle 3D généré par IA, vous savez que cette expérience peut présenter certains obstacles : le modèle 3D peut présenter des « bosses IA » indésirables (petites imperfections ou protubérances irrégulières), des détails impossibles à reproduire avec votre imprimante 3D et, surtout, des problèmes de stabilité mécanique.
La création de modèles générés par l’IA et adaptés à l’impression 3D a fait beaucoup parler d’elle. Par exemple, Backflip, un générateur de modèles IA créé par les développeurs de Markforged, promet de générer des modèles 3D adaptés à l’impression 3D. Plus récemment, MeshyAI a annoncé le lancement de Creative Lab, une plateforme permettant de générer des modèles imprimables en 3D. Aujourd’hui, des chercheurs du Laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle (CSAIL) du Massachusetts Institute of Technology (MIT), en collaboration avec des chercheurs de Google, Stability AI et Northeastern University, ont développé le système « MechStyle ». L’objectif de ce système est de produire des objets réels à l’aide de l’IA, en créant des éléments fonctionnels, tout en conservant l’apparence et la texture souhaitées par l’utilisateur.
Pièces adaptées avec le système MechStyle system (crédits photo : Faruqi et al.)
Comment fonctionne MechStyle ?
Son fonctionnement diffère légèrement de celui des autres générateurs de modèles 3D basés sur l’IA. Au lieu de commencer par un prompt textuel, une image ou une vidéo, le processus MechStyle démarre à partir d’un modèle 3D, soit téléchargé par l’utilisateur, soit prédéfini (vases, crochets, etc.). L’utilisateur peut ensuite fournir à l’outil du texte ou des images afin de créer une version personnalisée. La géométrie sera donc modifiée par un modèle d’IA générative, tandis que MechStyle simulera l’impact de ces changements sur des zones spécifiques. De cette manière, MechStyle garantit que les plus vulnérables restent structurellement solides. En substance, il crée un plan amélioré par l’IA que les utilisateurs peuvent imprimer en 3D et utiliser dans le monde réel.
Dans un article sur MechStyle publié par le MIT, ils ont donné l’exemple de l’impression 3D d’un crochet mural. Un utilisateur pouvait télécharger un modèle 3D de cette pièce, indiquer le matériau avec lequel il allait l’imprimer et demander au système de créer une version personnalisée, avec des instructions telles que « générer un crochet en forme de cactus ». Le modèle d’IA fonctionne en tandem avec le module de simulation et génère un modèle 3D ressemblant à un cactus tout en conservant les propriétés structurelles d’un crochet. Il s’agit donc de deux composants qui fonctionnent ensemble : le processus de stylisation (qui fonctionne sur la base de sa compréhension de la commande textuelle) et le retour d’information reçu du module de simulation.
« Nous voulons utiliser l’IA pour créer des modèles que vous pouvez réellement fabriquer et utiliser dans le monde réel », a déclaré Faraz Faruqi, doctorant au département d’ingénierie électrique et d’informatique (EECS) du MIT et ingénieur au CSAIL. « MechStyle simule donc l’impact des modifications basées sur l’IA générative sur une structure. Notre système vous permet de personnaliser l’expérience tactile de votre objet, en y intégrant votre style personnel tout en garantissant que l’objet peut supporter une utilisation quotidienne. »
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La force grâce à la physique : l’analyse par éléments finis
L’utilisation de l’analyse par éléments finis (FEA) est un élément essentiel du projet MechStyle. Il s’agit d’une méthode de simulation physique qui crée une sorte de carte thermique indiquant les zones structurellement viables sous un poids réaliste et celles qui ne le sont pas. Ensuite, à mesure que l’IA affine le modèle, la simulation identifie les parties du modèle qui s’affaiblissent et empêche toute modification supplémentaire.
Cependant, l’exécution des simulations FEA à chaque fois ralentit considérablement le processus d’IA. MechStyle est donc conçu pour savoir quand et où effectuer des analyses structurelles supplémentaires. « La stratégie de planification adaptative de MechStyle permet de suivre les changements qui se produisent à des points spécifiques du modèle », ajoute M. Faruqi. « Lorsque le système genAI apporte des modifications qui mettent en danger certaines zones du modèle, notre approche simule à nouveau la physique de la conception. MechStyle effectuera ensuite des modifications pour s’assurer que le modèle ne se brise pas après sa fabrication. »
Le flux de travail itératif MechStyle (crédits photo : Faruqi et al.)
Grâce à l’analyse par éléments finis (FEA) et à la planification adaptative, MechStyle a pu générer des objets dont la viabilité structurelle atteignait 100 %. L’équipe a testé 30 modèles dont les styles ressemblaient à des briques, des pierres et des cactus, et a découvert que le moyen le plus efficace de créer des objets structurellement viables consistait à identifier de manière dynamique les zones faibles et à modifier le processus d’IA générative afin d’atténuer son effet. Les chercheurs ont réalisé qu’ils pouvaient arrêter complètement la stylisation lorsqu’un certain seuil de contrainte était atteint, ou apporter progressivement des améliorations pour empêcher les zones à risque d’atteindre ce seuil.
Les points d’amélioration de MechStyle
Les chercheurs du CSAIL ont expliqué que le système MechStyle peut garantir la solidité structurelle du modèle d’un utilisateur, mais qu’il ne peut pas encore améliorer les modèles 3D qui n’étaient pas viables au départ. Si quelqu’un télécharge un modèle non viable sur MechStyle, il recevra un message d’erreur. À l’avenir, l’équipe souhaite que MechStyle soit capable d’améliorer la durabilité de ces modèles défectueux.
Vous vous souvenez que MechStyle commence également par un modèle 3D téléchargé par un utilisateur ou un préréglage sélectionné ? C’est également un aspect que les chercheurs espèrent améliorer. Ils souhaitent que la plateforme utilise l’IA générative pour créer les modèles 3D, au lieu de s’appuyer sur des conceptions prédéfinies. Pour en savoir plus sur MechStyle et découvrir cinq exemples d’applications, consultez l’article publié sur le projet ici.
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*Crédits photo de couverture : MIT News
