TPU 3D Printing vs. Tensor Processing Unit: A Guide to the Two Worlds of TPU

Dieser eine kurze Name, TPU, steht für zwei sehr unterschiedliche Technologien, die die Welt verändern. In diesem Artikel erkläre ich den Unterschied so, dass er leicht zu verstehen ist. Waren Sie schon einmal neugierig auf TPU? Vielleicht möchten Sie flexible Teile mit einem 3D-Drucker herstellen. Oder vielleicht wollen Sie die künstliche Intelligenz beschleunigen. Wenn ja, dann ist dieser Beitrag für Sie. Ich erkläre beides auf einfache Art und Weise, damit du genau weißt, welches TPU du für deine Arbeit brauchst.

Was ist die große Verwirrung um das Akronym TPU?

Es ist leicht zu verstehen, warum die Leute verwirrt sind. Auf der einen Seite haben wir TPU für den 3D-Druck. Das ist ein echtes Material, das man in der Hand halten kann. Es ist eine Art Kunststoff. Man kann es sich als eine Mischung aus Gummi und Kunststoff vorstellen. Wenn man über die Herstellung flexibler Handyhüllen oder starker Dichtungen mit einem 3D-Drucker spricht, ist meist dieses großartige TPU-Material gemeint. Es geht darum, echte Dinge mit besonderen Eigenschaften herzustellen. Ich habe gesehen, dass dieses TPU zur Herstellung vieler Dinge verwendet wird. Zum Beispiel kann man damit einen Soft-Touch-Griff für ein Elektrowerkzeug oder ein neues Design für eine Schuhsohle herstellen.

Auf der anderen Seite der Technologie haben wir die Tensor Processing Unit. Diese wird auch TPU genannt. Diese TPU ist kein Material, das man anfassen kann. Sie ist ein Teil eines Computers, eines speziellen Chips von Google. Man kann ihn sich wie ein superschnelles Gehirn vorstellen, das nur für eine Aufgabe gemacht ist. Diese Aufgabe ist die künstliche Intelligenz und das maschinelle Lernen. Wenn man Ingenieure über Training sprechen hört Modelle des maschinellen Lernens oder machen Berechnung schneller, sie sprechen über diese leistungsstarke TPU. Diese TPU ist eine anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis. Das ist eine schicke Umschreibung dafür, dass es sich um einen Chip handelt, der für eine einzige Aufgabe gebaut wurde. Sein Zweck ist es, die riesigen mathematischen Probleme zu lösen, die für Dinge wie natürliche Sprachverarbeitung. Sie erfüllt diese Aufgabe sehr gut. Die Verwirrung macht Sinn, aber es ist wichtig, den Unterschied zu kennen.

Lassen Sie uns über 3D-Druck sprechen: Was ist Thermoplastisches Polyurethan (TPU)?

Schauen wir uns also das erste TPU genauer an: Thermoplastisches Polyurethan. Das ist mein liebstes flexibles Material, das ich mit einem 3D-Drucker verwende. Im Grunde ist TPU eine Art flexibler Kunststofffaden, Filament genannt. Es gehört zu einer größeren Gruppe von Kunststoffen, den thermoplastischen Elastomeren (TPEs). Was TPU so besonders macht, ist seine einzigartige Kombination von Eigenschaften. Es fühlt sich gummiartig an und lässt sich sehr gut dehnen. Aber es ist auch ein thermoplastischer Kunststoff. Das bedeutet, dass man es erhitzen kann, um es zu schmelzen und ihm eine Form zu geben. Zum Beispiel in einem 3D-Drucker Extruder. Wenn er abkühlt, behält er seine Form bei.

Der Zauber von TPU liegt in der Art seiner Herstellung. Es besteht aus harten Teilen und weichen Teilen. Die harten Teile verleihen ihm seine Stärke und Haltbarkeit. Die weichen Teile verleihen ihm die große Flexibilität und Dehnbarkeit. Deshalb kann sich ein TPU-Teil biegen und dehnen, ohne zu brechen. Dann nimmt es sofort wieder seine ursprüngliche Form an. Verschiedene Arten von TPU-Filamenten haben unterschiedliche Härtegrade. Diese wird auf einer Skala namens Shore-Härte gemessen. So können Sie den perfekten Grad an Flexibilität für Ihr Projekt auswählen. Sie können alles herstellen, vom Kuscheltier bis hin zu einem zähen, etwas steifen Teil für eine Maschine. Das TPU kann auf viele Arten verwendet werden.

Warum sollte ich TPU für den 3D-Druck verwenden?

Diese Frage bekomme ich oft gestellt. Die Leute fragen, warum sie sich für TPU und nicht für andere Materialien entscheiden sollten. Die einfache Antwort ist, dass TPU eine Reihe von Vorteilen bietet, die in anderen Materialien nicht zu finden sind. Das Wichtigste ist seine Mischung aus Festigkeit und Flexibilität. Ein aus TPU gedrucktes Teil kann rauen Bedingungen standhalten. Es hat eine hohe Stoßfestigkeit. Das heißt, es kann fallen gelassen oder geschlagen werden, ohne dass es in Stücke bricht. Es hat auch eine fantastische Abriebfestigkeit. Es wird also nicht leicht durch Reibung abgenutzt. Das macht es perfekt für Teile, die sich bewegen, biegen oder Stöße verkraften müssen.

Ein weiterer Grund, warum ich oft den 3D-Druck aus TPU vorschlage, ist seine chemische Beständigkeit. Viele TPU-Filamente halten Ölen, Fetten und vielen gängigen Chemikalien gut stand. Das ist ein großes Plus in der Automobilindustrie und bei industriellen Anwendungen. Außerdem bieten TPUs eine hohe Haltbarkeit. Aus TPU gefertigte Teile halten lange, auch wenn die Bedingungen hart sind. Der 3D-Druck kann sich etwas schwieriger gestalten als bei normalen Kunststoffen. Aber die fertigen Teile sind die Mühe wert. Wenn Sie ein Teil brauchen, das stark und flexibel ist und lange hält, ist TPU fast immer die beste Wahl. Die mechanischen Eigenschaften von TPU sind einfach sehr gut für diese Art von Aufgaben.

Was sind die besten Anwendungsfälle für ein 3D-gedrucktes TPU-Teil?

Das ist der spannende Teil. Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften kann TPU auf so viele großartige Arten verwendet werden. Ich persönlich habe TPU für viele verschiedene Projekte verwendet. Im Bereich der Konsumgüter sieht man TPU überall. Denken Sie an flexible Handyhüllen und Uhrenarmbänder. Denken Sie auch an die Soft-Touch-Griffe auf Rasierern oder Zahnbürsten. Sie eignen sich hervorragend für Anwendungen, die eine weiche Haptik und eine hohe Haltbarkeit erfordern. Mit dem 3D-Druck von TPU lassen sich individuelle Designs und kleine Stückzahlen dieser Artikel herstellen. Das macht es zu einer sehr kosteneffektiven Wahl.

In eher technischen Bereichen ist TPU sehr nützlich. In der Automobilbranche wird es zur Herstellung von maßgeschneiderten Dichtungen, Dichtungen und flexiblen Schläuchen verwendet. Seine Fähigkeit, Chemikalien und Erschütterungen zu widerstehen, macht es zu einer guten Wahl. Ich habe auch erstaunliche Anwendungen in medizinischen Geräten gesehen. TPU ist nicht schädlich und kann keimfrei gereinigt werden. Aus diesem Grund wird es für Dinge wie maßgeschneiderte Einlagen für künstliche Gliedmaßen und flexible Führungen für die Chirurgie verwendet. Die Fähigkeit, flexible Teile mit schwieriger Geometrie im 3D-Druck herzustellen, ermöglicht uns ganz neue Möglichkeiten. Für jedes Projekt, bei dem Sie Teile benötigen, die eine Mischung aus Weichheit, Stärke und Zähigkeit erfordern, sollten Sie wirklich über den Einsatz von TPU nachdenken.

Was um alles in der Welt ist eine Tensor Processing Unit (TPU)?

Lassen Sie uns nun das Thema wechseln und über die andere TPU sprechen: die Tensor Processing Unit. Dies ist ein spezieller Computerchip. Wie ich bereits sagte, ist es ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC). Stellen Sie sich ein Werkzeug für viele Aufgaben vor, wie einen verstellbaren Schraubenschlüssel. Das ist wie ein normaler Computerchip (eine CPU). Er kann viele verschiedene Aufgaben recht gut erledigen. Stellen Sie sich nun einen speziellen Schraubenschlüssel vor, der nur für eine bestimmte Art von Schrauben geeignet ist. Er passt genau und arbeitet sehr schnell für diese eine Aufgabe. Das ist eine Tensor Processing Unit. Ihre einzige Aufgabe ist es, eine bestimmte Art von Mathematik durchzuführen. Diese Mathematik heißt Tensorberechnung und wird beim maschinellen Lernen verwendet.

Google hat die Tensor Processing Unit entwickelt, um Aufgaben des maschinellen Lernens schneller zu erledigen. Moderne KI, insbesondere Deep-Learning-Modellebenötigt eine große Anzahl von Berechnungen. Eine normale CPU würde für diese Arbeit sehr lange brauchen. Die Tensor Processing Unit ist von Anfang an für diese speziellen Aufgaben ausgelegt. Dadurch wird der gesamte Prozess viel schneller und effizienter. Diese TPU ist nichts, was Sie für Ihren Computer zu Hause kaufen. Sie ist ein leistungsfähiges Werkzeug, das in großen Rechenzentren eingesetzt wird. Sie hilft bei der Ausführung von Produkten oder Diensten wie Google Search, Translate und Photos. Die TPU verbraucht für diese Arbeit auch weniger Energie als andere Chips.

Wie funktionieren TPUs im Vergleich zu CPUs und GPUs?

Um wirklich zu verstehen, was eine Tensor Processing Unit so besonders macht, ist es hilfreich, sie mit Chips zu vergleichen, die Sie bereits kennen. Diese sind CPUs und GPUs. Eine CPU (Central Processing Unit) ist das Gehirn des Computers. Sie ist für allgemeine Aufgaben gedacht. Sie ist dafür ausgelegt, alle Arten von Aufgaben nacheinander zu erledigen, z. B. das System Ihres Computers zu steuern oder eine Website zu öffnen. Er ist flexibel, aber nicht der Schnellste, wenn es darum geht, dieselbe einfache Aufgabe immer wieder zur gleichen Zeit zu erledigen. Ein Grafikprozessor (GPU, Graphics Processing Unit) ist für eine spezifischere Aufgabe gedacht. Sie wurde ursprünglich entwickelt, um die Bilder für Videospiele zu erstellen. Dazu müssen Tausende von einfachen Berechnungen auf einmal durchgeführt werden, um Bilder zu erstellen. Diese Fähigkeit, viele Dinge gleichzeitig zu tun, machte GPUs lange Zeit zu einer guten Wahl für das maschinelle Lernen.

Die Tensor Processing Unit ist sogar noch spezialisierter. GPUs sind gut darin, viele Dinge auf einmal zu tun. Aber eine TPU wurde speziell für die Matrixmultiplikation entwickelt, die im Mittelpunkt der Berechnung neuronaler Netze steht. Sie hat eine große Anzahl einfacher Rechenfunktionen auf einem Chip. Außerdem hat sie High-Bandwidth-Speicher um ihnen schnell Daten zu liefern. Das bedeutet, dass eine TPU Folgendes verarbeiten kann große Datenmengen. Sie kann diese wichtigen Berechnungen viel schneller und mit weniger Energie durchführen als ein starker Grafikprozessor. Aus diesem Grund werden TPUs für das Training sehr großer Deep-Learning-Modelle. Sie können es sich so vorstellen. Wenn eine CPU ein einzelner Facharbeiter ist, ist eine GPU ein Team von Arbeitern. Eine TPU ist eine ganze Fabriklinie, die nur für eine Sache gebaut wird. CPUs und GPUs sind großartig, aber für große KI-Anwendungenist das TPU oft die bessere Wahl.

Warum ist eine Tensor Processing Unit so wichtig für KI?

Das Wachstum der Tensor Processing Unit ist mit dem schnellen Wachstum der künstlichen Intelligenz verbunden. Die heutige Anwendungen des maschinellen Lernens brauchen vor allem zwei Dinge. Sie brauchen große Datenmengen und eine Menge Computerleistung, um mit diesen Daten zu arbeiten. Die TPU gibt ihnen diese Leistung. Ohne spezielle Hardware wie die TPU und leistungsstarke Grafikprozessoren wäre die KI in den letzten zehn Jahren nicht so schnell gewachsen. Das Training schwieriger Modelle würde einfach zu lange dauern und zu viel Geld kosten.

Eine Tensor Processing Unit ermöglicht es, fortgeschrittenere KI zu entwickeln und zu nutzen. Sie ermöglicht es zum Beispiel, korrektere und komplexere Sprachmodelle zu erstellen. Sie hilft auch, Computer-Vision-Systeme zu betreiben. Diese Systeme können Objekte in Fotos und Videos mit erstaunlicher Geschwindigkeit finden. Kurz gesagt, die TPU ist ein sehr wichtiges Werkzeug für den gesamten Bereich der KI. Sie ermöglicht es Forschern und Unternehmen, Ideen schneller zu testen, größere und bessere Modelle zu erstellen und mehr Menschen von den Vorteilen der KI zu überzeugen. Diese spezielle Hardware ist ein grundlegender und wichtiger Bestandteil der heutigen KI-Systeme. Die TPU ist ein starker Motor für Berechnungen.

TPU vs. TPU: Ein Vergleich von Kopf zu Kopf

Um die Dinge sehr klar zu machen, habe ich eine einfache Tabelle erstellt. Sie zeigt die Unterschiede zwischen den beiden Arten von TPU. Wenn man sie nebeneinander sieht, wird deutlich, wie unterschiedlich sie sind.

Wie Sie sehen können, haben sie außer ihrem Namen nichts gemeinsam. Bei dem einen geht es um die Herstellung von Dingen in der realen Welt. Bei der anderen geht es um die Arbeit mit Informationen in der digitalen Welt. Beides sind sehr nützliche Technologien, aber für völlig unterschiedliche Zwecke.

Gibt es ähnliche Materialien wie TPU für den 3D-Druck?

Wenn ich an etwas arbeite, das flexibel sein muss, ist TPU das Material, das ich normalerweise wähle. Aber es ist hilfreich, über andere Möglichkeiten Bescheid zu wissen. Die Hauptgruppe von Materialien, die TPU ähnlich sind, sind andere TPEs (Thermoplastische Elastomere). TPU ist eigentlich eine Art von TPE. Andere TPE-Filamente können etwas weicher sein oder sich stärker dehnen. Aber sie können noch schwieriger in 3D zu drucken sein. Eine weitere Wahl ist TPC (Thermoplastischer Copolyester). Es bietet eine gute Flexibilität und verträgt Hitze und Sonnenlicht besser als viele TPU-Filamente.

Betrachten wir zum Vergleich einen gewöhnlichen harten Kunststoff wie PLA oder einen starken wie Nylon. PLA ist sehr einfach zu drucken, aber es bricht leicht. Nylon ist sehr stark und hat eine hohe Haltbarkeit, aber es ist hart und nicht flexibel. Wenn Sie also diese gummiartige Sprungkraft und Biegsamkeit benötigen, kann keines dieser Materialien TPU ersetzen. Die Wahl des richtigen Materials für den 3D-Druck hängt immer davon ab, was Ihr Teil leisten muss. Die Materialeigenschaften von TPU, insbesondere seine hervorragende Abriebfestigkeit und ausgezeichnete Zugfestigkeitmachen es zu einer guten Wahl für flexibel 3d Teile.

Häufig gestellte Fragen zu TPU (FAQ)

Abschließend möchte ich einige häufig gestellte Fragen beantworten, die ich zu beiden Arten von TPU höre.

Ist der 3D-Druck von TPU schwierig? Es kann beim 3D-Druck schwieriger sein als harte Materialien. Weil TPU-Filament so flexibel ist, kann es sich manchmal verbiegen oder im 3D-Drucker stecken bleiben Extruder. Aber mit den richtigen Einstellungen können Sie großartige Ergebnisse erzielen. Zum Beispiel ist es wichtig, eine langsamere Druckgeschwindigkeit und die richtige Zugkraft zu verwenden. Das Ändern von Dingen wie Wandstärke und Rückzug ist wichtig für eine gute Oberflächenbeschaffenheit und um die strukturelle Integrität zu erhalten.

Welche Art von TPU sollte ich für meinen 3D-Drucker verwenden? TPU-Filamente gibt es in verschiedenen Shore-Härte Bewertungen. Eine niedrigere Zahl (wie 85A) ist sehr weich und flexibel. Eine höhere Zahl (wie 95A) ist steifer und leichter zu drucken. Für die meisten flexiblen TPU-Teile für den allgemeinen Gebrauch ist ein 95A TPU ein guter Ausgangspunkt. Einige sind auf Polyesterbasisdie ihre Eigenschaften verändern können.

Kann ich eine Tensor Processing Unit (TPU) kaufen? Normalerweise nicht. Eine Tensor Processing Unit ist nicht wie eine CPU oder GPU, die Sie kaufen und in Ihren eigenen Computer einbauen können. Sie werden hauptsächlich von Google in seinen eigenen Datenzentren verwendet. Aber Sie können die Leistung von TPUs über Google Cloud Platform-Dienste nutzen. So kann jeder gegen Bezahlung diese leistungsstarken Maschinen nutzen, um seine eigenen maschinellen Lernmodelle zu trainieren.

Ist eine Tensor Processing Unit für alle KI-Aufgaben besser als ein Grafikprozessor? Nicht immer. Eine TPU ist für den Trainingsteil sehr gut geeignet für Deep-Learning-Modelle. Aber GPUs sind immer noch sehr nützlich und leistungsstark. Für einige Arten von Anwendungen des maschinellen Lernens oder für den "Inferenz"-Teil (Verarbeitung von Daten beim oder in der Nähe des Benutzers) könnte eine GPU die bessere oder billigere Wahl sein. Die Welt der CPUs und GPUs und TPUs ändert sich ständig.

Key Takeaways to Remember

• Zwei Arten von TPU: Der Name TPU kann entweder für Thermoplastisches Polyurethan stehen, ein flexibles Material für den 3D-Druck, oder für Tensor Processing Unit, einen Computerchip für KI.
• TPU für den 3D-Druck: Dies ist ein starker, flexibler, gummiartiger Kunststoff mit hoher Schlag- und Abriebfestigkeit, der für die Herstellung von Teilen aus der realen Welt verwendet wird.
• TPU für KI: Dies ist ein spezieller Prozessor (Tensor Processing Unit), der von Google entwickelt wurde, um KI-Berechnungen für maschinelle Lernmodelle viel schneller zu machen und weniger Strom zu verbrauchen.
• Kennen Sie Ihren Anwendungsfall: Welche TPU für Sie die richtige ist, hängt ganz von Ihrem Projekt ab. Bauen Sie ein reales Objekt oder ein KI-Programm?
• Unterschiedliche Welten: Auch wenn sie den gleichen Namen tragen, werden diese beiden Technologien in völlig unterschiedlichen Bereichen eingesetzt und erfüllen nicht die gleichen Aufgaben.