美國增材制造技術路線圖將重點關注高端產業用產品

[編輯:Qsj]  [發布時間:2015-09-16]  [北方科技信息研究所]

　　(據美國制造網站2015年9月14日報道)近日，美國制造發布了增材制造技術路線圖，該路線圖包括設計、材料、工藝、價值鏈和增材制造基因組5個技術焦點領域，同時在每個技術焦點領域下分別劃分了子焦點領域，并按照其技術成熟度分別對每個領域2013年～2020年的發展重點進行了規劃。
　　一、路線圖的5個技術焦點領域具體如下：
　　1、設計：該技術焦點領域的目標是推動所需的新的和新穎的非專利設計方法與工具的技術進步，確保文化變遷，并使增材制造零部件的設計打破與鑄件或機加件類似的設計循環。
　　該技術焦點領域包括，提出解決思路，填補路線圖缺口，避免受目前針對傳統制造工藝開發的CAD/CAM/CAE/PLM工具和設計實踐相關的基本極限限制。
　　該領域的技術焦點及相關影響分析指標包括：復雜度提升；3D功能梯度材料；多種材料的集成；基于模型的檢測；產品的個性化與定制。
　　2、材料：該技術焦點領域的目標是是圍繞基準的增材制造性能表征數據，建立知識體系，消除已有（as-built）材料性能變異性。
　　該領域包括，從控制工藝參數和已有微觀結構，向控制微尺度增材制造工藝的潛在物理過程轉變，以獲得一致的、可復制的微觀結構及預設的性能。
　　該領域需要開發的技術重點及相關影響分析指標包括：標準化的原料材料；基準的材料特性數據；工藝-特性-結構相互關系；操作范圍邊界定義；后處理指南與規范。
　　3、工藝：該技術焦點領域的目標是推動技術進步，提高大型增材制造設備的加工速度、加工精度及分辨能力，提高增材制造零部件質量。
　　該領域關注使增材制造“機器級”工藝性能改進所需的關鍵技術及相關子系統（類似于機床柔性制造系統），如多軸、多功率激光數控子系統，過程溫度梯度控制子系統，連續式設備等。
　　該領域改進的重點和相關的影響分析指標包括：加工速度；精確度；具體性能；表面質量；最大零部件尺寸。
　　4、價值鏈：該技術焦點領域的目標是推動技術進步，確保增材制造生產的產品在入市時間及端到端價值鏈成本有階躍式改進。該領域包括快速取得資格/認證方法，以及全面關注產品全生命周期（包括材料和產品的回收再用等）的集成技術。已經確定，該技術焦點有助于基于創建一條集成的數字線，來確定先進制造企業技術投資的優先級；有助于確定勞動力技能需求及使能技術，如設計助手及應用程序，以提高生產能力；該技術領域強調需要新的和新穎的快速設計和檢驗技術。
　　該領域的技術重點和相關影響分析指標包括：加工成本；原材料成本；質量控制成本；勞動生產力成本；能源效率成本。
　　5、增材制造基因組：該技術焦點領域的目的是推動技術進步，確保大幅減少增材制造新材料設計、開發和取得資格所需的時間和成本。該領域包括開發新的和新穎的計算方法，如基于物理及模型輔助的材料性能預測工具；開發對計算機預測進行驗證所需的通用基準數據，以及針對材料性能表征的新思路，有助于為每一個新的增材制造材料-工藝組合打破開發設計循環。
　　該領域的技術重點和相關影響分析指標與美國國家材料基因組計劃類似，包括：計算機輔助材料開發；模塊化開放式仿真框架；可公開訪問的材料特性數據；多尺度的數據管理和共享；有效的材料性能表征方法。
　　二、子焦點領域具體如下：
　　設計——包括仿生設計與制造、成本和能源動因分析/建模、產品和工藝設計助手/應用3個子領域；
　　材料——包括非專利的增材制造技術數據包、材料性能表征、下一代材料3個子領域；
　　工藝——包括多材料輸送和沉積系統、下一代加工設備、工藝溫度梯度控制3個子領域；
　　價值鏈——包括先進傳感與檢測方法、數字線集成、智能加工控制方法、快速檢測方法、修復技術、標準/架構/協議6個子領域；
　　增材制造基因組——包括基準驗證應用案例、模型輔助性能預測、基于物理的建模與仿真3個子領域。