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
(據(jù)美國(guó)創(chuàng)造網(wǎng)立2015年9月14日?qǐng)?bào)道)近日,美國(guó)創(chuàng)造公布了增材創(chuàng)造技術(shù)路線圖,該路線圖包含設(shè)計(jì)、材料、工藝、價(jià)值鏈與增材創(chuàng)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)域下分離劃分了子焦點(diǎn)領(lǐng)域,并按照其技術(shù)成熟度分離對(duì)每個(gè)領(lǐng)域2013年~2020年的進(jìn)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)所需的新的與新穎的非專利設(shè)計(jì)辦法和工具的技術(shù)長(zhǎng)進(jìn),確保文化變遷,并使增材創(chuàng)造零部件的設(shè)計(jì)打破和鑄件或機(jī)加件類似的設(shè)計(jì)循環(huán)。
該技術(shù)焦點(diǎn)領(lǐng)域包含,提出解決思路,填補(bǔ)路線圖缺口,幸免受目前針對(duì)傳統(tǒng)創(chuàng)造工藝開(kāi)辟的CAD/CAM/CAE/PLM工具與設(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)包含: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)性化和定制。
2、材料:該技術(shù)焦點(diǎn)領(lǐng)域的目標(biāo)是是環(huán)繞基準(zhǔn)的增材創(chuàng)造性能表征數(shù)據(jù),建站學(xué)問(wèn)體系,去除已有(as-built)材料性能變異性。
該領(lǐng)域包含,從操縱工藝參數(shù)與已有微觀結(jié)構(gòu),向操縱微尺度增材創(chuàng)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(kāi)辟的技術(shù)重點(diǎn)及相關(guān)影響分析指標(biāo)包含:標(biāo)準(zhǔn)化的原材料材料;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;后處理指南和規(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)長(zhǎng)進(jìn),提高大型增材創(chuàng)造設(shè)備的加工速度、加工精度及分辨能力,提高增材創(chuàng)造零部件質(zhì)量。
該領(lǐng)域關(guān)注使增材創(chuàng)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)床柔性創(chuàng)造系統(tǒng)),如多軸、多功率激光數(shù)控子系統(tǒng),過(guò)程溫度梯度操縱子系統(tǒng),延續(xù)式設(shè)備等。
該領(lǐng)域改進(jìn)的重點(diǎn)與相關(guān)的影響分析指標(biāo)包含:加工速度;準(zhǔn)確度;具體性能;表面質(zhì)量;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)長(zhǎng)進(jìn),確保增材創(chuàng)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)域包含快速取得資格/認(rèn)證辦法,以及全方位關(guān)注產(chǎn)品全生命周期(包含材料與產(chǎn)品的歸收再用等)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)創(chuàng)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)需要新的與新穎的快速設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)技術(shù)。
該領(lǐng)域的技術(shù)重點(diǎn)與相關(guān)影響分析指標(biāo)包含:加工成本;原料成本;質(zhì)量操縱成本;勞動(dòng)生產(chǎn)力成本;能源效率成本。
5、增材創(chuàng)造基因組:該技術(shù)焦點(diǎn)領(lǐng)域的目的是推動(dòng)技術(shù)長(zhǎng)進(jìn),確保大幅減少增材創(chuàng)造新材料設(shè)計(jì)、開(kāi)辟與取得資格所需的時(shí)間與成本。該領(lǐng)域包含開(kāi)辟新的與新穎的計(jì)算辦法,如基于物理及模型輔助的材料性能預(yù)測(cè)工具;開(kāi)辟對(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)新的增材創(chuàng)造材料-工藝組合打破開(kāi)辟設(shè)計(jì)循環(huán)。
該領(lǐng)域的技術(shù)重點(diǎn)與相關(guān)影響分析指標(biāo)和美國(guó)國(guó)家材料基因組計(jì)劃類似,包含:計(jì)算機(jī)輔助材料開(kāi)辟;模塊化開(kāi)放式仿真框架;可公開(kāi)訪問(wèn)的材料特性數(shù)據(jù);多尺度的數(shù)據(jù)治理與共享;有效的材料性能表征辦法。
二、子焦點(diǎn)領(lǐng)域具體如下:
設(shè)計(jì)——包含仿生設(shè)計(jì)和創(chuàng)造、成本與能源動(dòng)因分析/建模、產(chǎn)品與工藝設(shè)計(jì)助手/應(yīng)用3個(gè)子領(lǐng)域;
材料——包含非專利的增材創(chuàng)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——包含多材料輸贈(zèng)與沉積系統(tǒng)、下一代加工設(shè)備、工藝溫度梯度操縱3個(gè)子領(lǐng)域;
價(jià)值鏈——包含先進(jìn)傳感和檢測(cè)辦法、數(shù)字線集成、智能加工操縱辦法、快速檢測(cè)辦法、修復(fù)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)/架構(gòu)/協(xié)議6個(gè)子領(lǐng)域;
增材創(chuàng)造基因組——包含基準(zhǔn)驗(yàn)證應(yīng)用案例、模型輔助性能預(yù)測(cè)、基于物理的建模和仿真3個(gè)子領(lǐng)域。
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