美国增材制造技术路线图将重点关注高端产业用产品

[编辑:Qsj]  [发布时间:2015-09-16]  [北方科技信息研究所]

　　(据美国制造网站2015年9月14日报道)近日，美国制造发布了增材制造技术路线图，该路线图包括设计、材料、工艺、价值链和增材制造基因组5个技术焦点领域，同时在每个技术焦点领域下分别划分了子焦点领域，并按照其技术成熟度分别对每个领域2013年～2020年的发展重点进行了规划。
　　一、路线图的5个技术焦点领域具体如下：
　　1、设计：该技术焦点领域的目标是推动所需的新的和新颖的非专利设计方法与工具的技术进步，确保文化变迁，并使增材制造零部件的设计打破与铸件或机加件类似的设计循环。
　　该技术焦点领域包括，提出解决思路，填补路线图缺口，避免受目前针对传统制造工艺开发的CAD/CAM/CAE/PLM工具和设计实践相关的基本极限限制。
　　该领域的技术焦点及相关影响分析指标包括：复杂度提升；3D功能梯度材料；多种材料的集成；基于模型的检测；产品的个性化与定制。
　　2、材料：该技术焦点领域的目标是是围绕基准的增材制造性能表征数据，建立知识体系，消除已有（as-built）材料性能变异性。
　　该领域包括，从控制工艺参数和已有微观结构，向控制微尺度增材制造工艺的潜在物理过程转变，以获得一致的、可复制的微观结构及预设的性能。
　　该领域需要开发的技术重点及相关影响分析指标包括：标准化的原料材料；基准的材料特性数据；工艺-特性-结构相互关系；操作范围边界定义；后处理指南与规范。
　　3、工艺：该技术焦点领域的目标是推动技术进步，提高大型增材制造设备的加工速度、加工精度及分辨能力，提高增材制造零部件质量。
　　该领域关注使增材制造“机器级”工艺性能改进所需的关键技术及相关子系统（类似于机床柔性制造系统），如多轴、多功率激光数控子系统，过程温度梯度控制子系统，连续式设备等。
　　该领域改进的重点和相关的影响分析指标包括：加工速度；精确度；具体性能；表面质量；最大零部件尺寸。
　　4、价值链：该技术焦点领域的目标是推动技术进步，确保增材制造生产的产品在入市时间及端到端价值链成本有阶跃式改进。该领域包括快速取得资格/认证方法，以及全面关注产品全生命周期（包括材料和产品的回收再用等）的集成技术。已经确定，该技术焦点有助于基于创建一条集成的数字线，来确定先进制造企业技术投资的优先级；有助于确定劳动力技能需求及使能技术，如设计助手及应用程序，以提高生产能力；该技术领域强调需要新的和新颖的快速设计和检验技术。
　　该领域的技术重点和相关影响分析指标包括：加工成本；原材料成本；质量控制成本；劳动生产力成本；能源效率成本。
　　5、增材制造基因组：该技术焦点领域的目的是推动技术进步，确保大幅减少增材制造新材料设计、开发和取得资格所需的时间和成本。该领域包括开发新的和新颖的计算方法，如基于物理及模型辅助的材料性能预测工具；开发对计算机预测进行验证所需的通用基准数据，以及针对材料性能表征的新思路，有助于为每一个新的增材制造材料-工艺组合打破开发设计循环。
　　该领域的技术重点和相关影响分析指标与美国国家材料基因组计划类似，包括：计算机辅助材料开发；模块化开放式仿真框架；可公开访问的材料特性数据；多尺度的数据管理和共享；有效的材料性能表征方法。
　　二、子焦点领域具体如下：
　　设计——包括仿生设计与制造、成本和能源动因分析/建模、产品和工艺设计助手/应用3个子领域；
　　材料——包括非专利的增材制造技术数据包、材料性能表征、下一代材料3个子领域；
　　工艺——包括多材料输送和沉积系统、下一代加工设备、工艺温度梯度控制3个子领域；
　　价值链——包括先进传感与检测方法、数字线集成、智能加工控制方法、快速检测方法、修复技术、标准/架构/协议6个子领域；
　　增材制造基因组——包括基准验证应用案例、模型辅助性能预测、基于物理的建模与仿真3个子领域。