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制造业未来十一项技术奥巴马推进D打印

发布时间:2019-08-15 19:57:52

  普遍称为的增材制造(Additive manufacturing)已经成为新一轮工业革命的旗帜。它明显不同于以往,专业人士和爱好者都可用上,而且带有《星际迷航》(Star Trek)那样的高科技性感色彩。一层一层地,就像是无中生有一样,一件东西就那么神迹般地做出来了。还记得星际飞船 进取号 (Enterprise)上面的那台复制器吗?

  但增材制造不过是未来几年有望给很多东西的制造方式带来重大变革的一系列新兴技术之一。甚至增材制造也非仅限于 D打印。一项刚刚崭露头角的工艺名叫 冷喷涂 ,就是通过喷嘴喷射金属颗粒,由于速度很高,这些颗粒会相互结合、组成形状。通过精确控制喷嘴,机器操作员就可以像利用 D打印机打印一样制造出齿轮之类的三维金属物体。物体就像是通过喷绘画出来的一样,哪怕是用钛之类的不常见金属,也都是可以完成的。

  除此以外还有什么呢?奥巴马总统发起成立的先进制造业合作委员会(Advanced Manufacturing Partnership)对未来做了一下展望。该组织划出了11个技术领域,认为这些领域将对制造业竞争力的决定起到关键作用,应当成为全国研发行动的重点。

  这里简单介绍一下该委员会强调的一部分内容:

  传感、测量和过程控制:几乎所有先进制造技术都有一个共通的东西:它们都由处理巨量数据的电脑驱动。正因如此,那些捕捉并记录数据的东西才如此重要,如监测湿度的传感器、确定位置的GPS跟踪器、测量材料厚度的卡尺等。这些设备不仅越来越多地用于智能的智能化,还使得智能、灵活、可靠、高效的制造技术成为可能。在一座现代化的工厂里面,传感器不仅有助于引导日益灵敏的机器,还提供管理整个工厂的运营所需要的信息。产品从诞生到送达都可以跟踪,某些情况下还可以跟踪到送达之后。在这个过程中,一旦有问题出现,比如在喷漆室的湿度不适宜喷涂的时候,传感器就会侦测出来,向机器操作者发送警报信号,甚至是向工厂管理者的发送警报信号。

  材料设计、合成与加工:新机器将需要新材料,新材料将使新式机器的制造成为可能。随着将材料细分到原子或分子层级、几乎不需要经过漫长的实验室步骤就可以进行操纵的进展出现,涂层、复合材料和其他材料的开发正在加快。借鉴人类基因组计划(Human Genome Initiative)取得的广受认可的成功,能源部(Department of Energy)等美国政府机构去年发起成立了材料基因组计划(Materials Genome Initiative),其目标是将确定新材料、把新材料推向市场所需要的时间缩短一半。目前这个过程可能需要耗时几十年,比如锂离子电池技术是20世纪70年代埃克森(Exxon)的一名员工首次构想出来的,但一直要到90年代才开始商业化。这个计划涉及的部分工作,便是让该领域内散落在世界各处、两耳不闻窗外事的研究人员共享创意和创新。

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