美國(guó)增材制造技術(shù)路線圖將重點(diǎn)關(guān)注高端產(chǎn)業(yè)用產(chǎn)品

[編輯:Qsj]  [發(fā)布時(shí)間:2015-09-16]  [北方科技信息研究所]

　　(據(jù)美國(guó)制造網(wǎng)站2015年9月14日?qǐng)?bào)道)近日，美國(guó)制造發(fā)布了增材制造技術(shù)路線圖，該路線圖包括設(shè)計(jì)、材料、工藝、價(jià)值鏈和增材制造基因組5個(gè)技術(shù)焦點(diǎn)領(lǐng)域，同時(shí)在每個(gè)技術(shù)焦點(diǎn)領(lǐng)域下分別劃分了子焦點(diǎn)領(lǐng)域，并按照其技術(shù)成熟度分別對(duì)每個(gè)領(lǐng)域2013年～2020年的發(fā)展重點(diǎn)進(jìn)行了規(guī)劃。
　　一、路線圖的5個(gè)技術(shù)焦點(diǎn)領(lǐng)域具體如下：
　　1、設(shè)計(jì)：該技術(shù)焦點(diǎn)領(lǐng)域的目標(biāo)是推動(dòng)所需的新的和新穎的非專利設(shè)計(jì)方法與工具的技術(shù)進(jìn)步，確保文化變遷，并使增材制造零部件的設(shè)計(jì)打破與鑄件或機(jī)加件類似的設(shè)計(jì)循環(huán)。
　　該技術(shù)焦點(diǎn)領(lǐng)域包括，提出解決思路，填補(bǔ)路線圖缺口，避免受目前針對(duì)傳統(tǒng)制造工藝開發(fā)的CAD/CAM/CAE/PLM工具和設(shè)計(jì)實(shí)踐相關(guān)的基本極限限制。
　　該領(lǐng)域的技術(shù)焦點(diǎn)及相關(guān)影響分析指標(biāo)包括：復(fù)雜度提升；3D功能梯度材料；多種材料的集成；基于模型的檢測(cè)；產(chǎn)品的個(gè)性化與定制。
　　2、材料：該技術(shù)焦點(diǎn)領(lǐng)域的目標(biāo)是是圍繞基準(zhǔn)的增材制造性能表征數(shù)據(jù)，建立知識(shí)體系，消除已有（as-built）材料性能變異性。
　　該領(lǐng)域包括，從控制工藝參數(shù)和已有微觀結(jié)構(gòu)，向控制微尺度增材制造工藝的潛在物理過(guò)程轉(zhuǎn)變，以獲得一致的、可復(fù)制的微觀結(jié)構(gòu)及預(yù)設(shè)的性能。
　　該領(lǐng)域需要開發(fā)的技術(shù)重點(diǎn)及相關(guān)影響分析指標(biāo)包括：標(biāo)準(zhǔn)化的原料材料；基準(zhǔn)的材料特性數(shù)據(jù)；工藝-特性-結(jié)構(gòu)相互關(guān)系；操作范圍邊界定義；后處理指南與規(guī)范。
　　3、工藝：該技術(shù)焦點(diǎn)領(lǐng)域的目標(biāo)是推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，提高大型增材制造設(shè)備的加工速度、加工精度及分辨能力，提高增材制造零部件質(zhì)量。
　　該領(lǐng)域關(guān)注使增材制造“機(jī)器級(jí)”工藝性能改進(jìn)所需的關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)子系統(tǒng)（類似于機(jī)床柔性制造系統(tǒng)），如多軸、多功率激光數(shù)控子系統(tǒng)，過(guò)程溫度梯度控制子系統(tǒng)，連續(xù)式設(shè)備等。
　　該領(lǐng)域改進(jìn)的重點(diǎn)和相關(guān)的影響分析指標(biāo)包括：加工速度；精確度；具體性能；表面質(zhì)量；最大零部件尺寸。
　　4、價(jià)值鏈：該技術(shù)焦點(diǎn)領(lǐng)域的目標(biāo)是推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，確保增材制造生產(chǎn)的產(chǎn)品在入市時(shí)間及端到端價(jià)值鏈成本有階躍式改進(jìn)。該領(lǐng)域包括快速取得資格/認(rèn)證方法，以及全面關(guān)注產(chǎn)品全生命周期（包括材料和產(chǎn)品的回收再用等）的集成技術(shù)。已經(jīng)確定，該技術(shù)焦點(diǎn)有助于基于創(chuàng)建一條集成的數(shù)字線，來(lái)確定先進(jìn)制造企業(yè)技術(shù)投資的優(yōu)先級(jí)；有助于確定勞動(dòng)力技能需求及使能技術(shù)，如設(shè)計(jì)助手及應(yīng)用程序，以提高生產(chǎn)能力；該技術(shù)領(lǐng)域強(qiáng)調(diào)需要新的和新穎的快速設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)技術(shù)。
　　該領(lǐng)域的技術(shù)重點(diǎn)和相關(guān)影響分析指標(biāo)包括：加工成本；原材料成本；質(zhì)量控制成本；勞動(dòng)生產(chǎn)力成本；能源效率成本。
　　5、增材制造基因組：該技術(shù)焦點(diǎn)領(lǐng)域的目的是推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，確保大幅減少增材制造新材料設(shè)計(jì)、開發(fā)和取得資格所需的時(shí)間和成本。該領(lǐng)域包括開發(fā)新的和新穎的計(jì)算方法，如基于物理及模型輔助的材料性能預(yù)測(cè)工具；開發(fā)對(duì)計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證所需的通用基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以及針對(duì)材料性能表征的新思路，有助于為每一個(gè)新的增材制造材料-工藝組合打破開發(fā)設(shè)計(jì)循環(huán)。
　　該領(lǐng)域的技術(shù)重點(diǎn)和相關(guān)影響分析指標(biāo)與美國(guó)國(guó)家材料基因組計(jì)劃類似，包括：計(jì)算機(jī)輔助材料開發(fā)；模塊化開放式仿真框架；可公開訪問(wèn)的材料特性數(shù)據(jù)；多尺度的數(shù)據(jù)管理和共享；有效的材料性能表征方法。
　　二、子焦點(diǎn)領(lǐng)域具體如下：
　　設(shè)計(jì)——包括仿生設(shè)計(jì)與制造、成本和能源動(dòng)因分析/建模、產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)助手/應(yīng)用3個(gè)子領(lǐng)域；
　　材料——包括非專利的增材制造技術(shù)數(shù)據(jù)包、材料性能表征、下一代材料3個(gè)子領(lǐng)域；
　　工藝——包括多材料輸送和沉積系統(tǒng)、下一代加工設(shè)備、工藝溫度梯度控制3個(gè)子領(lǐng)域；
　　價(jià)值鏈——包括先進(jìn)傳感與檢測(cè)方法、數(shù)字線集成、智能加工控制方法、快速檢測(cè)方法、修復(fù)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)/架構(gòu)/協(xié)議6個(gè)子領(lǐng)域；
　　增材制造基因組——包括基準(zhǔn)驗(yàn)證應(yīng)用案例、模型輔助性能預(yù)測(cè)、基于物理的建模與仿真3個(gè)子領(lǐng)域。