http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 12:07:27 來源:華爾街日報中文版
奧巴馬總統發起成立的先進製造業合作委員會,對未來做了一下展望。該組織劃出了11個技術領域,認為這些領域將對製造業競爭力的決定起到關鍵作用,應當成為全國研發行動的重點。
傳感、測量和過程控製
幾乎所有先進製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,那些捕捉並記錄數據的東西才如此重要,如監測濕度的傳感器、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於智能手機的智能化,還使得智能、靈活、可靠、高效的製造技術成為可能。
zaiyizuoxiandaihuadegongchanglimian,chuanganqibujinyouzhuyuyindaoriyilingmindejiqi,haitigongguanlizhenggegongchangdeyunyingsuoxuyaodexinxi。chanpincongdanshengdaosongdadoukeyigenzong,mouxieqingkuangxiahaikeyigenzongdaosongdazhihou。zaizhegeguochengzhong,yidanyouwentichuxian,biruzaipenqishideshidubushiyipentudeshihou,chuanganqijiuhuizhencechulai,xiangjiqicaozuozhefasongjingbaoxinhao,shenzhishixianggongchangguanlizhedeshoujifasongjingbaoxinhao。
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製造成為可能。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,塗層、複(fu)合(he)材(cai)料(liao)和(he)其(qi)他(ta)材(cai)料(liao)的(de)開(kai)發(fa)正(zheng)在(zai)加(jia)快(kuai)。借(jie)鑒(jian)人(ren)類(lei)基(ji)因(yin)組(zu)計(ji)劃(hua)取(qu)得(de)的(de)廣(guang)受(shou)認(ren)可(ke)的(de)成(cheng)功(gong),能(neng)源(yuan)部(bu)等(deng)美(mei)國(guo)政(zheng)府(fu)機(ji)構(gou)去(qu)年(nian)發(fa)起(qi)成(cheng)立(li)了(le)材(cai)料(liao)基(ji)因(yin)組(zu)計(ji)劃(hua),其(qi)目(mu)標(biao)是(shi)將(jiang)確(que)定(ding)新(xin)材(cai)料(liao)、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年代埃克森(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意和創新。
數字製造技術
工程師和設計師使用電腦輔助的建模工具已經有些年頭,不僅用於設計產品,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。雲計算和低成本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裏搬出來,使之進入主流,讓創業者能夠用上。Autodesk製作了一套免費的的全功能CAD軟件“123Design”,汽車製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。
可持續製造
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。高能效製造是其中的一個重點領域。比如,製造業工程師常常會說到“無燈”工廠的潛力,這種工廠在黑暗中持續運轉,不需要加熱或製冷,因為它們基本上都是由機器人或其他機器操作。隨著規模更小、高度自動化的本地工廠變得更加普遍,再製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。
納米製造
一納米等於一米的10億分之一,所以納米製造的意思就是能夠在分子、甚至原子層麵操縱材料。預計納米材料將來會在高效太陽能電池板、dianchideshengchanguochengzhongfahuizuoyong,shenzhihuizaijiyushengtaixitongdeyixueyingyongdangzhongfahuizuoyong,biruzaitineianzhichuanganqi,keyigaosuyishengaizhengyijingxiaoshi。weilaijidaidedianzishebeiheyunsuanshebeihuoxuyehuifeichangyilaiyunamizhizao。
柔性電子製造
比如坐在上麵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製冷的衣服等。這些柔性技術已經在向主流進發,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製造工藝。
生物製造
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,如開發藥物和複方藥。(生產奶酪不算。)但它可以用到很多領域,比如能效的提高、納米製造新方法的創造等。
增材製造
3D打印機不僅有希望在產量隻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)的打印機已經開發出來。一家德國製造商開發了一套一層層地堆積木漿的工藝,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。
現(xian)在(zai)有(you)些(xie)打(da)印(yin)機(ji)可(ke)以(yi)疊(die)加(jia)不(bu)止(zhi)一(yi)種(zhong)材(cai)料(liao),還(hai)可(ke)以(yi)將(jiang)內(nei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)電(dian)路(lu)編(bian)織(zhi)到(dao)智(zhi)能(neng)部(bu)件(jian)中(zhong),如(ru)助(zhu)聽(ting)器(qi)或(huo)動(dong)作(zuo)感(gan)應(ying)手(shou)套(tao)等(deng)。市(shi)場(chang)上(shang)甚(shen)至(zhi)還(hai)有(you)一(yi)種(zhong)名(ming)叫(jiao)“複製機”(Replicator)的東西,它是英國公司CybamanTechnologies開發的一套係統,先是堆出基本形狀,然後用機器將粗糙的物體打磨成精確、光鮮的成品。
工業機器人
工業機器人可以每天24小時、每(mei)周(zhou)七(qi)天(tian)地(di)運(yun)轉(zhuan),精(jing)度(du)可(ke)重(zhong)複(fu)且(qie)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao),時(shi)間(jian)上(shang)可(ke)以(yi)精(jing)確(que)到(dao)幾(ji)百(bai)分(fen)之(zhi)一(yi)秒(miao),空(kong)間(jian)上(shang)可(ke)以(yi)精(jing)確(que)到(dao)人(ren)眼(yan)都(dou)看(kan)不(bu)到(dao)的(de)程(cheng)度(du)。它(ta)們(men)精(jing)確(que)地(di)彙(hui)報(bao)進(jin)展(zhan),在(zai)接(jie)受(shou)效(xiao)率(lv)測(ce)試(shi)的(de)時(shi)候(hou)做(zuo)出(chu)改(gai)進(jin),如(ru)果(guo)安(an)裝(zhuang)了(le)先(xian)進(jin)的(de)傳(chuan)感(gan)係(xi)統(tong),還(hai)會(hui)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)靈(ling)巧(qiao)。
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(McKinseyGlobalInstitute)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
當前大部分機器製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、jiagonghehanjiedeng。danzhuanjiarenwei,zhegelingyudechuangxinshijiyijingchengshu,keyiyongxindefangfalailianjiegengduozhongleidecailiao,tongshitigaonengyuanheziyuanxiaolv。birulengchengxingjishujiuyoukenengzuoweiyixiangxiufujishuhuoxianjinhanjiejishuerfahuizhongdazuoyong。