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    探秘美國制造業(yè)亮點,不得不知的10項先進制造技術

    發(fā)布時間：2015-11-11 15:04:00人氣：664

                  發(fā)布時間：2015年11月11日
    		 
       
            據《華爾街日報》報道，奧巴馬總統發(fā)起成立的先進制造業(yè)合作委員會(Advanced Manufacturing Partnership)對未來做了一下展望。該組織劃出了11個技術領域，認為這些領域將對制造業(yè)競爭力的決定起到關鍵作用，應當成為全國研發(fā)行動的重點。

        傳感、測量和過程控制

        幾乎所有先進制造技術都有一個共通的東西：它們都由處理巨量數據的電腦驅動。正因如此，那些捕捉并記錄數據的東西才如此重要，如監(jiān)測濕度的傳感器、確定位置的GPS跟蹤器、測量材料厚度的卡尺等。這些設備不僅越來越多地用于智能手機的智能化，還使得智能、靈活、可靠、高效的制造技術成為可能。

        在一座現代化的工廠里面，傳感器不僅有助于引導日益靈敏的機器，還提供管理整個工廠的運營所需要的信息。產品從誕生到送達都可以跟蹤，某些情況下還可以跟蹤到送達之后。在這個過程中，一旦有問題出現，比如在噴漆室的濕度不適宜噴涂的時候，傳感器就會偵測出來，向機器操作者發(fā)送警報信號，甚至是向工廠管理者的手機發(fā)送警報信號。

        材料設計、合成與加工

        新機器將需要新材料，新材料將使新式機器的制造成為可能。隨著將材料細分到原子或分子層級、幾乎不需要經過漫長的實驗室步驟就可以進行操縱的進展出現，涂層、復合材料和其他材料的開發(fā)正在加快。借鑒人類基因組計劃(Human Genome Initiative)取得的廣受認可的成功，能源部(Department of Energy)等美國政府機構去年發(fā)起成立了材料基因組計劃(Materials Genome Initiative)，其目標是將確定新材料、把新材料推向市場所需要的時間縮短一半。目前這個過程可能需要耗時幾十年，比如鋰離子電池技術是20世紀70年代?？松?Exxon)的一名員工首次構想出來的，但一直要到90年代才開始商業(yè)化。這個計劃涉及的部分工作，便是讓該領域內散落在世界各處、兩耳不聞窗外事的研究人員共享創(chuàng)意和創(chuàng)新。

        數字制造技術

        工程師和設計師使用電腦輔助的建模工具已經有些年頭，不僅用于設計產品，還以數字方式對產品進行檢測、修正、改良，常常省略了更費錢、更費時的實體檢驗過程。云計算和低成本3D掃描儀（現在用iPhone就可以做一次簡單的3D掃描）正在將這些方法從尖端實驗室里搬出來，使之進入主流，讓創(chuàng)業(yè)者能夠用上。Autodesk制作了一套免費的的全功能CAD軟件“123 Design”，汽車制造商一度要用大型計算機才能完成的事情，個人拿這套軟件就可以做了。

        可持續(xù)制造

        其目標即便不好實現，理解起來也還是很容易的，就是將每一丁點物質、每一焦耳能量最大化地用到生產當中，盡可能地減少浪費。高能效制造是其中的一個重點領域。比如，制造業(yè)工程師常常會說到“無燈”工廠的潛力，這種工廠在黑暗中持續(xù)運轉，不需要加熱或制冷，因為它們基本上都是由機器人或其他機器操作。隨著規(guī)模更小、高度自動化的本地工廠變得更加普遍，再制造和回收或許會變得更加重要，本地供應的材料也會更受重視。

        納米制造

    一納米等于一米的10億分之一，所以納米制造的意思就是能夠在分子、甚至原子層面操縱材料。預計納米材料將來會在高效太陽能電池板、電池的生產過程中發(fā)揮作用，甚至會在基于生態(tài)系統的醫(yī)學應用當中發(fā)揮作用，比如在體內安置傳感器，可以告訴醫(yī)生癌癥已經消失。未來幾代的電子設備和運算設備或許也會非常依賴于納米制造。

        柔性電子制造

        比如坐在上面的時候會產生彎曲的平板電腦，與體溫連線、在你需要的時候提供制冷的衣服等。這些柔性技術已經在向主流進發(fā)，預計會定義下一代的消費設備和運算設備，成為未來10年增長最快的產品門類之一。但這需要極為先進的制造工藝。

        生物制造

        該領域利用生物有機體或生物有機體的一部分以人工方式生產產品，如開發(fā)藥物和復方藥。（生產奶酪不算。）但它可以用到很多領域，比如能效的提高、納米制造新方法的創(chuàng)造等。

        增材制造

        3D打印機不僅有希望在產量只有一件的時候就能夠實現很高的質量，還有希望為全新的設計、材料結構與材料組合創(chuàng)造條件。能夠打印1,000多種材料（硬塑料、軟塑料、陶瓷和金屬等）的打印機已經開發(fā)出來。一家德國制造商開發(fā)了一套一層層地堆積木漿的工藝，圣地亞哥一家名叫Organovo的公司正在通過3D打印打印實驗用的人體組織?，F在有些打印機可以疊加不止一種材料，還可以將內置傳感器和電路編織到智能部件中，如助聽器或動作感應手套等。市場上甚至還有一種名叫“復制機”(Replicator)的東西，它是英國公司Cybaman Technologies開發(fā)的一套系統，先是堆出基本形狀，然后用機器將粗糙的物體打磨成精確、光鮮的成品。

        工業(yè)機器人

        工業(yè)機器人可以每天24小時、每周七天地運轉，精度可重復且越來越高，時間上可以精確到幾百分之一秒，空間上可以精確到人眼都看不到的程度。它們精確地匯報進展，在接受效率測試的時候做出改進，如果安裝了先進的傳感系統，還會變得更加靈巧。（它們也很少發(fā)牢騷。）隨著機器人變得越來越普遍，它們的經濟性也在提高：據麥肯錫全球研究院(McKinsey Global Institute)的一份報告，1990年以來與人工相比的機器人相關成本已經下降高達50%。另外，隨著生物技術和納米技術的進步，預計機器人能夠做的事情將越來越精巧，如藥品加工、培植完整人體器官等。

        先進成形與連接技術

        當前大部分機器制造工藝基本上還是依靠傳統技術、特別是針對金屬的技術，如鑄型、鍛造、加工和焊接等。但專家認為，這個領域的創(chuàng)新時機已經成熟，可以用新的方法來連接更多種類的材料，同時提高能源和資源效率。比如冷成型技術就有可能作為一項修復技術或先進焊接技術而發(fā)揮重大作用。
     
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