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2015全球先進制造科技回顧:3D打印和制造

星之球科技 來源:中國科技網(wǎng)-科技日報2016-01-06 我要評論(0 )   

美國:3D打印技術(shù)突飛猛進;光電子制造技術(shù)實現(xiàn)突破;全新柔性薄膜顯示屏等其他制造技術(shù)也取得成功。 

 美國
 
  3D打印技術(shù)突飛猛進;光電子制造技術(shù)實現(xiàn)突破;全新柔性薄膜顯示屏等其他制造技術(shù)也取得成功。
 
  在2015年里,3D打印技術(shù)發(fā)展迅速,打印出的產(chǎn)品五花八門。
 
  打印技術(shù)方面:硅谷一家創(chuàng)新公司開發(fā)出一種全新的“連續(xù)液界面生產(chǎn)工藝”,通過操縱光和氧氣將液體媒介中的物體融合在一起,構(gòu)造出物體的3D模型,不僅能讓3D打印速度提高25到100倍,而且能制造出其他方法無法獲得的結(jié)構(gòu);普渡大學(xué)科研人員利用噴墨打印技術(shù)制造出液體合金設(shè)備,能打印用于一切彈性材料和纖維上的柔性可伸展導(dǎo)體;密歇根理工大學(xué)研發(fā)出一種小型設(shè)備,通過在“生物墨水”中添加石墨烯,打印出人工神經(jīng)組織;哈佛大學(xué)研制出一種新型多材料打印頭,能混合并打印濃縮、有粘彈性的“墨水”材料,不僅能控制幾何形狀,還能在運行中改變材料成分;麻省理工學(xué)院研制出一種稱為“多種制造系統(tǒng)”的新型3D打印機,能一次使用10種不同材料,打印分辨率達40微米級,該校還通過3D打印技術(shù)造出精美絕倫且用途更廣的玻璃。
 
  打印產(chǎn)品方面:FDA首次批準(zhǔn)美國Aprecia制藥公司利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)癲癇病藥物(SPRITAM),向個性化定制藥物邁出了重要一步;通用電氣公司3D打印出一臺可點火運行的小型噴氣發(fā)動機,長30厘米、高20厘米,在通油測試時每分鐘轉(zhuǎn)速可達33000轉(zhuǎn);海倫·德沃斯兒童醫(yī)院首次將兩種常見的成像技術(shù)(CT和3D經(jīng)食道超聲心動圖)成功地結(jié)合在一起,打印出更精確的3D心臟模型;加州大學(xué)圣地亞哥分校利用新的3D打印技術(shù),開發(fā)出能夠在液體中游泳并具有多種用途的微型機器人;一名機械工程專業(yè)的學(xué)生用3D打印技術(shù)成功設(shè)計和制造出世界上第一把能自動裝填的3D打印左輪手槍。
 
  光電子制造技術(shù)方面:美國科學(xué)家利用迄今最纖?。▋H為三個原子厚)的鎢基半導(dǎo)體作為發(fā)光“增益材料”,制造出一種新型納米激光器;伊利諾伊大學(xué)香檳分校通過結(jié)合3D全息光刻和2D光刻技術(shù),制造出一種適用于大規(guī)模集成電路的高性能3D微電池(只有指尖大?。?;斯坦福大學(xué)首次通過拉伸二硫化鉬的晶體點陣,“扯”出能隙可以變化的半導(dǎo)體,為制造高性能傳感器和太陽能電池等奠定了基礎(chǔ);IBM研制出首個制程為7納米的測試芯片,厚度僅為頭發(fā)絲的萬分之一,計算能力為當(dāng)前最強芯片的4倍,突破了半導(dǎo)體行業(yè)的瓶頸;美國科學(xué)家將石墨烯和氮化硼納米管結(jié)合,研制成全新的混合數(shù)字開關(guān),可作為電子產(chǎn)品中控制電流的基本元件。
 
  此外,美國科學(xué)家還研制出全球首款全彩色柔性薄膜反射顯示屏,其通過外部施加的電壓來改變自身的顏色,不需要光源,相反它會反射周圍的環(huán)境光為其所用;波音公司于2012年提出的一項用于飛機的激光動力推進系統(tǒng)專利于2015年7月獲批,該技術(shù)能在放射性燃料上點燃高能激光,或能用來推動火箭、導(dǎo)彈和航天器等。
 
英 國
 
  3D打印出無人機;能自我進化的機器人系統(tǒng)問世;用3D打印零部件制造的空客發(fā)動機成功試飛。
 
  7月,英國皇家海軍在HMS Mersey號艦上測試了一款利用3D打印技術(shù)制造的無人機(Sulsa)。該無人機利用一個3米長的彈射器發(fā)射升空,然后按照預(yù)定的飛行路線飛行了5分鐘后平安著陸。Sulsa翼展1.5米,采用螺旋槳驅(qū)動,其四個主要部分由3D打印機制作完成。
 
  8月,劍橋大學(xué)和瑞士科學(xué)家聯(lián)合研制出一種能自我進化并不斷改進性能的機器人系統(tǒng)。其最終目標(biāo)是研制出能適應(yīng)周圍環(huán)境的機器人,未來或能應(yīng)用于汽車制造或農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。同月,“英國機器人和自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)”組織成立,統(tǒng)籌規(guī)劃機器人技術(shù)方面的學(xué)術(shù)和科研核心資源,促進院校、科研機構(gòu)與企業(yè)展開合作,加速前沿技術(shù)實用化。此外,英政府還表示將加大力度,通過多種形式為從事機器人技術(shù)研發(fā)的中小企業(yè)提供資金和政策支持,資助創(chuàng)建與機器人技術(shù)相關(guān)的學(xué)術(shù)研究中心、人才培訓(xùn)中心和開發(fā)設(shè)施。
 
  10月,英國Medisieve公司開發(fā)出一種3D打印的磁性血液過濾器,該過濾器可以在4個小時內(nèi)消除90%的受瘧疾感染細胞,被譽為“革命性瘧疾治療裝置”。
 
  10月,愛丁堡赫瑞瓦特大學(xué)在3D干細胞打印領(lǐng)域獲得新突破,這一成果或有助醫(yī)生給出針對患者自身特點單獨定制藥物的給藥方案,同時也會導(dǎo)致對醫(yī)學(xué)動物測試需求的減少。
 
  11月,羅·羅公司發(fā)動機專家團隊采用3D打印零部件制造的最新超強動力的空客發(fā)動機--Trent XWB-97成功完成了第一次飛行試驗。
 
法 國
 
  社交人工智能與機器人結(jié)合進入新發(fā)展階段;3D打印技術(shù)有突破,制造出第一臺來自歐洲的3D太空打印機。
 
  先進制造技術(shù)是法國2015年提出“未來工業(yè)”戰(zhàn)略中的核心內(nèi)容,法國目前致力于開發(fā)機器人、人工智能和3D打印等智能制造技術(shù)。
 
  由法國阿里德巴蘭機器人公司制造的機器人Pepper能通過面部表情、語言和身體姿態(tài)來識別情感,并且給出恰當(dāng)?shù)幕貞?yīng)。這預(yù)示著社交人工智能與機器人結(jié)合進入新發(fā)展階段。
 
  法國歐萊雅集團宣布與芝加哥生物打印初創(chuàng)公司Organovo共同研發(fā)會呼吸的3D打印活體皮膚,可用于測試產(chǎn)品毒素和效用。
 
  法國巴黎第六大學(xué)研制出一種能在受損后自我修復(fù)的小型機器人,未來可應(yīng)用于制造救災(zāi)機器人,使其能夠在惡劣環(huán)境下工作。
 
  法國泰雷茲·阿萊尼亞航天公司在建的兩顆遠程通信衛(wèi)星采用歐洲最大的3D打印航天器零部件。該遙測和指揮天線支撐結(jié)構(gòu)為鋁合金制件,尺寸約45厘米×40厘米×21厘米,采用“粉末床增材制造”工藝和歐洲最大的激光束熔融設(shè)備制成。另外,由法、意合研的“便攜式機載3D打印機(POP3D)”于12月6日隨運載飛船送至國際空間站,這也是第一臺來自歐洲的3D太空打印機。
 
德 國
 
  建立新的工業(yè)4.0合作平臺,開發(fā)新一代機器人,3D打印人造血管。
 
  2015年德國聯(lián)邦教研部大力支持中小企業(yè)參與“工業(yè)4.0”項目,教研部投入2500萬歐元協(xié)助建立新的工業(yè)4.0合作平臺,由原來幾個行業(yè)協(xié)會牽頭轉(zhuǎn)向由政府、行業(yè)協(xié)會、研究機構(gòu)和社會多個層面共同參與,加強了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的實施力度。
 
  德國馬普智能系統(tǒng)研究所開發(fā)出兩款新一代機器人“阿波羅”和“雅典娜”,這種機器人頭部裝有攝像頭和傳感器,可以對周圍環(huán)境進行掃描,其反應(yīng)速度相當(dāng)快,每毫秒可以做出一個反應(yīng)??梢韵袢艘粯泳哂凶晕覍W(xué)習(xí)和自我適應(yīng)環(huán)境的功能,未來可以在許多復(fù)雜的環(huán)境中替代人類工作。
 
  德國弗朗霍夫研究所成功利用3D打印技術(shù)制造出人造血管,他們采用了噴墨打印與立體光刻相結(jié)合的方法,解決了打印只有20微米厚的多孔、多分叉人造血管的關(guān)鍵技術(shù)。這一技術(shù)突破有望廣泛應(yīng)用在治愈皮膚創(chuàng)傷、人工皮膚再造和人造器官等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
 
俄羅斯
 
  機器人產(chǎn)業(yè)受重視,取得長足進步;研發(fā)出航空工業(yè)零部件3D制造技術(shù)。
 
  俄濱海邊區(qū)機器人產(chǎn)業(yè)集群聚集了包括“Tetis”集團、“海洋儀器”康采恩以及“海洋水下武器-水工儀器”康采恩等20多家俄羅斯企業(yè),得到100多家生產(chǎn)和科研單位的支持。新研制的“大鍵琴-1R”(Kalvesin-1R)機器人能下潛到6000米深,能在北極海底低溫環(huán)境下工作。
 
  俄羅斯聯(lián)合儀器制造公司正在開發(fā)URP-01G履帶式通用作戰(zhàn)機器人平臺,有效載荷為2噸,擁有獨創(chuàng)的控制系統(tǒng)和尺寸。平臺擁有模塊化設(shè)計,在其基礎(chǔ)上可生產(chǎn)打擊偵察、保安巡邏、掃雷、輻射和化學(xué)偵察、滅火等多種機器人。
 
  俄薩馬拉國立航空航天大學(xué)的科學(xué)家在實驗室中研發(fā)出一項航空工業(yè)零部件3D制造技術(shù),利用金屬粉末在特殊3D打印機上進行“烘焙”得到相應(yīng)零部件,并成功利用該技術(shù)制造出渦輪機和燃燒室等飛機關(guān)鍵部件。
 
加拿大
 
  構(gòu)建下一代生物傳感器通用技術(shù);研發(fā)新型石墨烯傳感器;3D打印設(shè)備奪得國際設(shè)計大獎。
 
  1月,加開發(fā)出構(gòu)建下一代生物傳感器的通用技術(shù),可將生化過程轉(zhuǎn)換為更易觀察的顏色變化,這種新工具可幫助科學(xué)家們解決從細胞生物學(xué)基本機制到精神疾病根源,乃至開發(fā)新穎療法等方面的問題。
 
  6月,加拿大研究人員參與的國際團隊研發(fā)出一種新型石墨烯傳感器。該生物傳感器不僅對檢測霍亂毒素具有非常高的靈敏度,還能為癌癥和其他傳染病提供早期診斷。
 
  11月,滑鐵盧大學(xué)畢業(yè)生利用眾籌設(shè)計出3D打印設(shè)備,成為加拿大奪得2015年國際詹姆斯·戴森設(shè)計獎的第一人。新設(shè)備Voltera V-1可在數(shù)分鐘內(nèi)打印出原型電路板,生產(chǎn)成本2000美元以內(nèi)。
 
日 本
 
  開發(fā)出新型可對話機器人,使機器人擬人化更進一步;生產(chǎn)并銷售3D打印的人工骨骼。
 
  日本是制造業(yè)大國,但在市場快速擴張的人工智能、智能制造等方面,日本的優(yōu)勢卻并不明顯。2015年日本在該領(lǐng)域取得的成果以改良型、完善型居多,突破性成果很少。
 
  產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所與相關(guān)公司的研究人員開發(fā)出新的機器人感知系統(tǒng),該系統(tǒng)可使機器人根據(jù)樂曲的節(jié)奏,自動編舞并翩翩起舞。
 
  大阪大學(xué)與相關(guān)制造公司的研究人員共同開發(fā)出新型社會對話機器人。該機器人能像人一樣與對象目光相對,合著對方說話的節(jié)奏回話。這使得機器人的擬人化更進了一步。
 
  NEXT21公司與歐洲公司合作開始在歐盟各國銷售3D打印成型的人工骨骼。這種3D打印骨骼價格便宜,還因不需熱處理具有與患者自身骨頭愈合快的優(yōu)點。
 
  大阪大學(xué)、京都大學(xué)與國際電氣通信基礎(chǔ)技術(shù)研究所共同開發(fā)出能與人類自然對話的人型機器人。該機器人具有與人外觀相似度高、對聲音識別程度高等優(yōu)點。
 
韓 國
 
  加強機器人產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域投入,宣布開發(fā)精密制造機器人;研發(fā)出可治療癌癥的納米機器人和由濕度變化驅(qū)動的微型機器人。2015年,韓國在機器人領(lǐng)域不斷加強投入,并試圖以機器人產(chǎn)業(yè)帶動智能制造行業(yè)在韓國的振興。
 
  1月,韓國全南大學(xué)細菌機器人研究所研發(fā)出世界上首個可治療癌癥的“體內(nèi)醫(yī)生”--納米機器人。該機器人由生物體細菌和藥物的微型結(jié)構(gòu)兩部分構(gòu)成,可對大腸癌、乳腺癌、胃癌和肝癌等高發(fā)性癌癥進行診斷和治療。
 
  10月,韓國政府宣布將與三星電子聯(lián)合開發(fā)精密制造機器人,為國內(nèi)制造業(yè)提供助力,這些機器人將用于生產(chǎn)手機、消費型電子產(chǎn)品等需要高精度的產(chǎn)品。
 
  11月,韓國首爾大學(xué)受植物緩慢運動的啟發(fā),研發(fā)出一種由濕度變化驅(qū)動、不需電池的微型機器人,這種機器人能執(zhí)行像消毒傷口、消除皮膚皺紋、促進皮膚組織新陳代謝等類型的工作。

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3D打印人工骨骼
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