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新一轮美国制造计划出炉

2016-08-25 356浏览 标签: 美国制造

【引言】


     America Makes增材制造技术路线图主要包括五个方面分别是设计、材料、工艺、价值链以及增材制造基因组。2016年3月美国制造(America Makes)发起了第四次项目征集,此次项目征集加强了劳动力、教育和宣传在研究成果成功转化过程中的作用。在此次项目征集之前新成立的美国制造WEO咨询小组(America Makes WEO Advisory Group)与各会员一起分析了以往的项目征集情况,并提出了新的“WEO路线图”主要内容包括知识和意识、动手学习、项目实习、人才通道、工业基因组五个方面。


【项目内容】


     2016年7月21日,美国制造(America Makes)在官方网站公布了下一轮增材制造领域的七个项目共包括44个研发团队;关于研发资金方面,美国制造资助550万美元,同时所有研发团队提供550万美元总额为1100万美元。迄今为止为了推动增材制造技术的研发,总投资金额已经达到了1亿美元。

     通过此次征集最终确定的项目共七个,具体内容如下:

     1.“高性能飞行器复杂内部核心结构的优化设计和增材制造”

     参与机构:卡内基梅隆大学、Automated Dynamics Corporation、Aurora Flight Sciences、洛克希德马丁公司、西门子公司、Stratasys公司、联合技术公司。

     主要内容:此项目主要是为航空工业领域的优化设计和3D核心结构中心的增材制造研发计算系统和教育材料,目的是克服目前应用传统方法和后续结构性能进行相应的人工设计和制造核心结构时面临的巨大挑战。此次研发将主要借助于有限元方法、非线性高维优化以及增材制造技术。为满足“WEO路线图”的要求,此次项目还将以数字化传播、软件、教程多种方式开发相关学习资料同时展开大范围的竞争模式。

     2.“多功能大面积增材制造(BAAM):多用途嵌线的BAAM”

     参与机构:德克萨斯大学埃尔帕索分校、Cincinnati Incorporated、Autodesk

     主要内容:此项目主要通过探索含有嵌线的大规模增材制造的综合能力,目的是为了改善增材制造体积和生产速率。大规模增材制造的嵌线需要硬件和软件解决方案的共同发展,通过研发软件解决方案可以将3D线模式转换成五轴运动轨迹,使之可以被BAAM+嵌线机执行并且把嵌线技术整合进BAAM设备。

     3.“能源/进料/米级规模的金属增材制造设备”

     参与机构:Wolf Robotics、卡特彼勒、EWI、GKN Aerospace、IPG光电公司、ITAMCO、林肯电气公司、橡树岭国家实验室、联合技术公司、诺克斯维尔的田纳西大学。

     主要内容:该项目主要是在增材制造基地配备相应的可拓展多轴机器人系统,从而实现降低成本以及加强灵活性的目的。研发人员首先利用现有的初级机器人软件,测试和完善首次发行的相关商业工具并进行相关基本流程的测试最终将多进程、多材料、多表、生产准备机器人增材制造系统结合在一起。

     4.“仿生多喷嘴材料”——3D Systems Corporation

     参与机构:3D Systems Corporation、沃尔特里德国家军事医疗中心(WRNMMC)和美国陆军研究实验室(ARL)。

     主要内容:该项目主要致力于开发“physiologic-like”可打印的材料,从而解决目前在医疗保健领域缺少可打印的仿生建模材料的问题。具体地说该项目将提供标准化的原料供应、基准属性数据、微观组织控制、过程窗口定义和加工规范。研发人员的技术路径将根据特定的市场需求而定制并且与美国食品及药物管理局(FDA)和国际标准化组织(ISO)关于医疗设备研发的指导方针保持一致。除了MJP材料标准和化学特征以外,研发人员也将会利用美国陆军研究实验室(ARL)的资源对与生理属性相一致的机械属性进行评估。作为“WEO路线图”的一部分,研发人员也将会研发相应的培训课程;关于如何将医学模型整合到相应的手术模型的问题,根据沃尔特里德国家军事医疗中心(WRNMMC)外科医生的不同经验水平进行具体定制。

     5.“增材制造晶格结构的非实证预测模型——Phoenix Analysis&Design Technologies,Inc.

     参与机构及人员:Phoenix Analysis&Design Technologies、亚利桑那州立大学、霍尼韦尔国际公司、LAI International、Howard A.Kuhn博士

     主要内容:该项目将主要致力于晶体结构的设计与制造;增材制造是当今最有前途的研究领域之一,通过研发验证材料模型来准确的描述它们的行为,目的是为了在降低材料使用量的情况下提高复杂结构的性能。利用热塑性塑料和金属材料三种增材制造工艺(分别是熔融沉积成型、激光粉末床烧结和电子束熔化)都将得到解决。具体来说,研发一种基于物理理论、独立的几何模型可以实现对3D打印晶体结构刚度的预测以及对优化设计和模拟结果的判断。为了满足“WEO路线图的需求”,还需要研发一个关于执行晶体结构相关定制课程的在线服务。

     6.“金属铸造的增材制造(AM4MC)”——Youngstown Business Incubator

     参与机构:Youngstown Business Incubator、美国铸造学会、福特汽车公司、Humtown Products、Northeast Iowa Community College、宾夕法尼亚州立大学(ARL)、Product Development&Analysis(PDA)、Tinker Omega Mfg、北爱荷华州北部大学、扬斯敦州立大学

     主要内容:该项目将主要致力于通过研发下一代砂打印技术,从而实现改变美国工业基础的目的;在经济方面,研发中小型企业也可以接受进行生产和整合批量生产线的相关打印核心技术和模型。通过将增材制造技术、不受传统生产条件束缚的组件设计、运用下一代打印技术高效生产有效整合在一起,最终实现改变金属铸造的现状。这个项目将重点关注下一代砂打印生产技术和克服生产难题的知识型设计工具。研发团队将借助于美国铸造协会、地区和国家论坛举行研讨会、提供相关指导课程、开发电子学习模块以及参加业务演示从而达到“WEO路线图”的要求。

     7.“电子器件和结构的多材料3D打印”——Raytheon

     参与机构:Raytheon、General Electric Company(GE)、nScrypt、Rogers Corporation、UMass-Lowell(UML)Research Institute(RURI)、南佛罗里达大学

     主要内容:该项目主要致力于从2D限制设计到共形嵌入式解决方案最终到多材料集成3D电子器件和非平面结构的先进增材制造技术的研究;商业、航空航天、生物医学和国防工业等多领域均可从独特、密集和经济上可承受的3D电子包装中受益。项目团队将通过一种集成系统的方法来优化和描述多材料及嵌入式3D打印电子产品的整个产业链(油墨、材料、打印设备、设计和控制软件)建立一个最佳操作的基础。为了满足“WEO路线图”路线图的要求,研发人员还将开发相关在线证书课程、实验室的指导、本科生、毕业生以及研究生的相关研发指导、定制的相关培训项目等。
【意义】

     美国制造(America Makes)此次项目征集的结果意义重大,不仅延续了原有的增材制造技术路线图(设计、材料、工艺、价值链以及增材制造基因组五个方面)而且此次还提出了“WEO路线图”,更重要的是解决了劳动力与教育培训之间的缺口,实现了所有会员单位之间的资源共享,同时也保证了操作的可重复性。

     动态链接:Seven Teams Awarded;44 Organizations Teaming to Advance Additive Manufacturing Technologies

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