作者： Jack Moran

2013年9月6日

编者按：这是研究三大尖端制造技术的系列文章的第二篇。第一篇请见关于先进传感器的第一部分：尖端制造技术。

技术正在改变制造业。

试想一下，生产车间内都是3D打印机，它们的工作由机器人进行监督，这些机器人通过先进的传感器收集数据，然后将这些信息数字化，发送给其他系统以报告上游生产中即将发生的问题或故障等，并且同时协调数百个活动的流程。这种类型的制造工厂是完全可能的，因此有必要了解这些技术。

机器人：

随着对自动化的趋势加速，工业机器人越来越受制造业欢迎。例如，在2008年至2012年，工业机器人销售额平均每年增长9％。

工业机器人可以每天24小时每周七天不停工作。它们是自动控制的，可以精密准确地进行重新编程和重复流程。许多人担心机器人会夺走制造业就业机会，然而，机器人是由人类创造去执行已被视为危险的或重复性任务。因此，要替换的工作往往是不太适合人去工作的。当机器人执行先前由人执行的工作时，一个完全的好处就是生产力的巨大飞跃。

例如，日本的Mori Seiki公司，在加利福尼亚州Davis建造了一个完全自动化的工厂。它被描述得非常先进，在那里机器操办一切，他们生产的是其他机器。该工厂占地29.1万平方英尺，拥有符合经济及环保标准的自动化机器。

增材制造业：

自1987年开始,增材制造逐渐成长起来，通过今天充满活力的活动，预计在未来5到10年内它将改变制造业。

增材制造更为熟知的名称是3D打印。最终打印的产品是由材料中的不同形状的连续分层来实现的。 3D打印机可以使用成千上万的材料，包括塑料、陶瓷和金属。

让许多人质疑的是，增材制造的产品是否会符合标准，从而能被认可为我们多年来一直在生产的“现货产品”。事实上，增材制造将超越“仅仅符合标准”，因为增材生产已经使人们有可能以一种全新的方式进行设计制造。传统的方法、铣削和铸造，涉及从固体块中雕刻出材料或将液体材料注入模具中后变硬。增材制造能够创造多种部件，而各部分零件无需装配，因为打印过程是由电脑和软件负责管理，这些软件被输入了精确的指令。

3D打印的潜力是鼓舞人心的。这种技术也促使学生进入制造业。塞拉利昂学院CACT的Neal de Beer博士说：“当学生们可以手握他们自己创造的产品，这就改变了他们思考设计的方式，激起献身科学、技术、工程和数学的热情。”

空中客车公司是一家对增材制造十分看重的企业，它用增材制造来优化其各部分的设计，特别是有关飞机的部分。该公司发现，用精确的3D打印机设计的飞机零件可以帮助减少飞机重量的50％至80％。 因此，减轻飞机220磅的重量可以在燃料成本上每年为航空公司机队节省250万美元。3D技术还支持制造商投资于创造生产的新途径，让其告别传统的生产线模型。例如，荷兰创立的公司Shapeways将生产搬到纽约。 Shapeways的生产概念允许客户上Shapeways的网站提交设计，并让工厂印制各类塑料。客户可以打印手机套、珠宝、独特的原型零件和玩具。同样，制造商允许客户“购买”网上提交的其他设计。

目前，在美国只有0.1％的项目是使用3D打印技术制成的，但是在过去三年间3D打印机市场的年增长率已达27％。到2021年，3D打印机的销售和服务预计将达到108亿美元。