全球颠覆性技术11项关键先进制造技术解读

上届美国总统奥巴马十分注重制作业。其建议建立的“先进制作业协作委员会”，Advanced Manufacturing Partnership，就未来制作业的开展做出了展望，要点规划11个技能范畴，以为这些范畴将对制作业竞争力的决议起到关键效果，应当成为全国研制举动的要点。

01

【增材制作】

Additive Manufacturing

遍及称为3D打印的增材制作 现已成为新一轮工业革命的旗号。它显着不同于以往，专业人士和爱好者都可用上，但增材制作不过是未来几年有望给许多东西的制作办法带来严重革新的一系列新式技能之一。乃至增材制作也非仅限于3D打印。

一项刚刚锋芒毕露的工艺名叫“冷喷涂”，便是通过喷嘴喷发金属颗粒，由于速度很高，这些颗粒会彼此结合、组成形状。通过准确操控喷嘴，机器操作员就可以像利 用3D打印机打印相同制作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相同，哪怕是用钛之类的不常见金属，也都是可以完结的。

02

【传感、丈量和进程操控】

Advancing Sensing, Measurement,

and Process Control

简直一切先进制作技能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，那些捕捉并记载数据的东西才如此重要，如监测湿度的传感器、确认方位的GPS盯梢器、丈量资料厚度的卡尺等。这些设备不只越来越多地用于智能手机的智能化，还使得智能、活络、牢靠、高效的制作技能成为或许。

在一座现代化的工厂里边，传感器不只有助于引导日益活络的机器，还供给办理整个工厂的运营所需求的信息。产品从诞生到送达都可以盯梢，某些情况下还可以盯梢 到送达之后。在这个进程中，一旦有问题呈现，比方在喷漆室的湿度不适宜喷涂的时分，传感器就会侦测出来，向机器操作者发送警报信号，乃至是向工厂办理者的 手机发送警报信号。

03

【资料规划、组成与加工】

Advanced Materials Design,

Synthesis, and Processing

新机器将需求新资料，新资料将使新式机器的制作成为或许。跟着将资料细分到原子或分子层级、简直不需求通过绵长的试验室进程就可以进行操作的发展呈现，涂层、复合资料和其他资料的开发正在加速。

学习人类基因组方案获得的广受认可的成功，动力部等美国政府机构上一年建议建立了资料基因组方案(Materials Genome Initiative), 其方针是将确认新资料、把新资料推向市场所需求的时刻缩短一半。

现在这个进程或许需求耗时几十年，比方锂离子电池技能是20世纪70年代埃克森(Exxon)的一名职工初次设想出来的，但一向要到90年代才开端商业化。这个方案触及的部分作业，便是让该范畴内散落在国际遍地、两耳不闻窗外事的研究人员同享构思和立异。

04

【数字制作技能】

Visualization, Informatics,

and Digital Manufacturing Technologies

工程师和规划师运用电脑辅佐的建模东西现已有些年初，不只用于规划产品，还以数字办法对产品进行检测、批改、改善，常常省掉了更费钱、更费时的实体查验过 程。云核算和低本钱3D扫描仪（现在用iPhone就可以做一次简略的3D扫描）正在将这些办法从顶级试验室里搬出来，使之进入干流，让创业者可以用上。

Autodesk制作了一套免费的的全功能CAD软件“123 Design”，轿车制作商一度要用大型核算机才干完结的工作，个人拿这套软件就可以做了。

05

【可继续制作】

Sustainable Manufacturing

其方针即使欠好完成，了解起来也仍是很简单的，便是将每一丁点物质、每一焦耳能量最大化地用到出产傍边，尽或许地削减糟蹋。高能效制作是其间的一个要点范畴。

比方，制作业工程师常常会提到“无灯”工厂的潜力，这种工厂在黑私自继续工作，不需求加热或制冷，由于它们基本上都是由机器人或其他机器操作。跟着规划更小、高度自动化的本地工厂变得愈加遍及，再制作和收回或许会变得愈加重要，本地供给的资料也会更受注重。

06

【纳米制作】

Nano manufacturing

一 纳米等于一米的10亿分之一，所以纳米制作的意思便是可以在分子、乃至原子层面操作资料。估计纳米资料将来会在高效太阳能电池板、电池的出产进程中发挥作 用，乃至会在根据生态体系的医学使用傍边发挥效果，比方在体内安顿传感器，可以告知医师癌症现已消失。未来几代的电子设备和运算设备或许也会十分依赖于纳 米制作。

07

【柔性电子制作】

Flexible Electronics Manufacturing

比方坐在上面的时分会发生曲折的平板电脑，与体温连线、在你需求的时分供给制冷的衣服等。这些柔性技能现已在向干流进发，估计会界说下一代的消费设备和运算设备，成为未来10年增加最快的产品类别之一。但这需求极为先进的制作工艺。

08

【生物制作】

Biomanufacturing and Bioinformatics

该范畴使用生物有机体或生物有机体的一部分以人工办法出产产品，如开发药物和复方药。它可以用到许多范畴，比方能效的前进、纳米制作新办法的发明等。

09

【工业机器人】

Industrial Robotics

工业机器人可以每天24小时、每周七六合工作，精度可重复且越来越高，时刻上可以准确到几百分之一秒，空间上可以准确到人眼都看不到的程度。它们准确地陈述发展，在承受功率测验的时分做出改善，假如安装了先进的传感体系，还会变得愈加灵活（它们也很少发牢骚）。

跟着机器人变得越来越遍及，它们的经济性也在前进：据麦肯锡全球研究院(McKinsey Global Institute)的一份陈述，1990年以来与人工比较的机器人相关本钱现已下降高达50%。别的，跟着生物技能和纳米技能的前进，估计机器人可以做 的工作将越来越精巧，如药品加工、扶植完好人体器官等。

10

【先进成形与衔接技能】

Advanced Forming and

Joining Technologies

当时大部分机器制作工艺基本上仍是依托传统技能、特别是针对金属的技能，如铸型、铸造、加工和焊接等。但专家以为，这个范畴的立异机遇现已老练，可以用新的办法来衔接更多品种的资料，一起前进动力和资源功率。比方冷成型技能就有或许作为一项修正技能或先进焊接技能而发挥严重效果。

11

【先进的出产和检测配备】

Advanced Manufacturing

and Testing Equipment

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