3D製造和列印技術發展迅猛

作者:中國科技網   |   2016 / 01 / 14

文章來源:網易科技   |   圖片來源:Yeah


美國

3D列印技術突飛猛進;光電子製造技術實現突破;全新柔性薄膜顯示器等其他製造技術也取得成功。

田學科(本報駐美國記者)在2015年裡,3D列印技術發展迅速,列印出的產品五花八門。

列印技術方面:

  • 矽谷一家創新公司開發出一種全新的“連續液界面生產工藝”,通過操縱光和氧氣將液體媒介中的物體融合在一起,構造出物體的3D模型,不僅能讓3D列印速度提高25到100倍,而且能製造出其他方法無法獲得的結構;
  • 普渡大學科研人員利用噴墨列印技術製造出液體合金設備,能列印用於一切彈性材料和纖維上的柔性可伸展導體;
  • 密西根理工大學研發出一種小型設備,通過在“生物墨水”中添加石墨烯,列印出人工神經組織;
  • 哈佛大學研製出一種新型多材料列印槍頭,能混合併列印濃縮、有粘彈性的“墨水”材料,不僅能控制幾何形狀,還能在運行中改變材料成分;
  • 麻省理工學院研製出一種稱為“多種製造系統”的新型3D列印機,能一次使用10種不同材料,列印分辨率達40微米級,該校還通過3D列印技術造出精美絕倫且用途更廣的玻璃。

3D列印-8國

列印產品方面:

  • FDA首次批准美國Aprecia製藥公司利用3D列印技術生產癲癇病藥物(SPRITAM),向個性化定製藥物邁出了重要一步;
  • 通用電氣公司3D列印出一台可點火運行的小型噴氣發動機,長30厘米、高20厘米,在通油測試時每分鐘轉速可達33000轉;
  • 海倫德沃斯兒童醫院首次將兩種常見的成像技術(CT和3D經食道超聲心動圖)成功地結合在一起,列印出更精確的3D心臟模型;
  • 加州大學聖地亞哥分校利用新的3D列印技術,開發出能夠在液體中游泳並具有多種用途的微型機器人;
  • 一名機械工程專業的學生用3D列印技術成功設計和製造出世界上第一把能自動裝填的3D列印左輪手槍。

光電子製造技術方面:

  • 美國科學家利用迄今最纖薄(僅為三個原子厚)的鎢基半導體作為發光“增益材料”,製造出一種新型奈米激光器;
  • 伊利諾伊大學香檳分校通過結合3D全像光刻和2D光刻技術,製造出一種適用於大規模集成電路的高性能3D微電池(只有指尖大小);
  • 史丹福大學首次通過拉伸二硫化鉬的晶體點陣,“扯”出能隙可以變化的半導體,為製造高性能感測器和太陽能電池等奠定了基礎;
  • IBM研製出首個製程為7奈米的測試晶片,厚度僅為頭髮絲的萬分之一,計算能力為當前最強晶片的4倍,突破了半導體產業的瓶頸;
  • 美國科學家將石墨烯和氮化硼奈米管結合,研製成全新的混合數字開關,可作為電子產品中控制電流的基本元件。 此外,美國科學家還研製出全球首款全彩色柔性薄膜反射顯示器,其通過外部施加的電壓來改變自身的顏色,不需要光源,相反它會反射周圍的環境光為其所用;
  • 波音公司於2012年提出的一項用於飛機的激光動力推進系統專利於2015年7月獲批,該技術能在放射性燃料上點燃高能激光,或能用來推動火箭、導彈和航天器等。

英國

3D列印出無人機;能自我進化的機器人系統問世;用3D列印零件製造的空中巴士發動機成功試飛。

鄭煥斌(本報駐英國記者),在去年7月,英國皇家海軍在HMS Mersey號艦上測試了一款利用3D列印技術製造的無人機(Sulsa)。該無人機利用一個3米長的彈射器發射升空,然後按照預定的飛行路線飛行了5分鐘後平安著陸。Sulsa翼展1.5米,採用螺旋槳驅動,其四個主要部分由3D列印機製作完成。

  • 8月,劍橋大學和瑞士科學家聯合研製出一種能自我進化並不斷改進性能的機器人系統。其最終目標是研製出能適應周圍環境的機器人,未來或能應用於汽車製造或農業領域。
  • 8月,“英國機器人和自控系統網路”組織成立,統籌規劃機器人技術方面的學術和科研核心資源,促進院校、科研機構與企業展開合作,加速先進技術實用化。此外,英政府還表示將加大力度,通過多種形式為從事機器人技術研發的中小企業提供資金和政策支持,資助創建與機器人技術相關的學術研究中心、人才培訓中心和開發設施。
  • 10月,英國Medisieve公司開發出一種3D列印的磁性血液過濾器,該過濾器可以在4個小時內消除90%的受瘧疾感染細胞,被譽為“革命性瘧疾治療裝置”。
  • 10月,愛丁堡赫瑞瓦特大學在3D幹細胞列印領域獲得新突破,這一成果或有助醫生給出針對患者自身特點單獨定製藥物的給藥方案,同時也會導致對醫學動物測試需求的減少。
  • 11月,羅·羅公司發動機專家團隊採用3D列印零件製造的最新超強動力的空中巴士發動機—Trent XWB-97成功完成了第一次飛行試驗。

法國

社交人工智能與機器人結合進入新發展階段;3D列印技術有突破,製造出第一台來自歐洲的3D太空列印機。

李宏策(本報駐法國記者)先進製造技術是法國2015年提出“未來工業”戰略中的核心內容,法國目前致力於開發機器人、人工智能和3D列印等智能製造技術。

  • 由法國阿里德巴蘭機器人公司製造的日本機器人Pepper能通過臉部表情、語言和身體姿態來識別情感,並且給出恰當的回應。這預示著社交人工智能與機器人結合進入新發展階段。
  • 法國歐萊雅集團宣布與芝加哥生物列印新創公司Organovo共同研發會呼吸的3D列印活體皮膚,可用於測試產品毒素和效用。
  • 法國巴黎第六大學研製出一種能在受損後自我修復的小型機器人,未來可應用於製造救災機器人,使其能夠在惡劣環境下工作。
  • 法國泰雷茲阿萊尼亞航空公司在建的兩顆遠程通信衛星採用歐洲最大的3D列印航空器零件。該遙測和指揮天線支撐結構為鋁合金製件,尺寸約45厘米×40厘米×21厘米,採用“粉末床增材製造”工藝和歐洲最大的激光束熔融設備製成。另外,由法、意合研的“便攜式機載3D列印機(POP3D)”於12月6日隨運載飛船送至國際空間站,這也是第一台來自歐洲的3D太空列印機。

德國

建立新的工業4.0合作平台,開發新一代機器人,3D列印人造血管。

顧鋼(本報駐德國記者)2015年德國聯邦教研部大力支持中小企業參與“工業4.0”項目,教研部投入250​​0萬歐元協助建立新的工業4.0合作平台,由原來幾個產業協會牽頭轉向由政府、產業協會、研究機構和社會多個層面共同參與,加強了“工業4.0”戰略的實施力度。

  • 德國馬普智能係統研究所開發出兩款新一代機器人“阿波羅”和“雅典娜”,這種機器人頭部裝有攝影鏡頭和感測器,可以對周圍環境進行掃描,其反應速度相當快,每毫秒可以做出一個反應。可以像人一樣具有自我學習和自我適應環境的功能,未來可以在許多複雜的環境中替代人類工作。
  • 德國弗朗霍夫研究所成功利用3D列印技術製造出人造血管,他們採用了噴墨列印與立體光刻相結合的方法,解決了列印只有20微米厚的多孔、多分叉人造血管的關鍵技術。這一技術突破有望廣泛應用在治愈皮膚創傷、人工皮膚再造和人造器官等醫學領域。

俄羅斯

機器人產業受重視,取得長足進步;研發出航空工業零件3D製造技術。

亓科偉(本報駐俄羅斯記者)俄濱海邊區機器人產業集群聚集了包括“Tetis”集團、“海洋儀器”康采恩以及“海洋水下武器—水工儀器”康采恩等20多家俄羅斯企業,得到100多家生產和科研單位的支持。新研製的“大鍵琴-1R”(Kalvesin-1R)機器人能下潛到6000米深,能在北極海底低溫環境下工作。

  • 俄羅斯聯合儀器製造公司正在開發URP-01G履帶式通用作戰機器人平台,有效載荷為2噸,擁有獨創的控制系統和尺寸。平台擁有模塊化設計,在其基礎上可生產打擊偵察、保安巡邏、掃雷、輻射和化學偵察、滅火等多種機器人。
  • 俄薩馬拉國立航空航天大學的科學家在實驗室中研發出一項航空工業零件3D製造技術,利用金屬粉末在特殊3D列印機上進行“烘焙”得到相應零件,並成功利用該技術製造出渦輪機和燃燒室等飛機關鍵部件。

加拿大

建構下一代生物感測器通用技術;研發新型石墨烯感測器;3D列印設備奪得國際設計大獎。

馮衛東(本報駐加拿大記者)1月,加開發出構建下一代生物感測器的通用技術,可將生化過程轉換為更易觀察的顏色變化,這種新工具可幫助科學家們解決從細胞生物學基本機制到精神疾病根源,乃至開發新穎療法等方面的問題。

  • 6月,加拿大研究人員參與的國際團隊研發出一種新型石墨烯感測器。該生物感測器不僅對檢測霍亂毒素具有非常高的靈敏度,還能為癌症和其他傳染病提供早期診斷。
  • 11月,滑鐵盧大學畢業生利用募資設計出3D列印設備,成為加拿大奪得2015年國際詹姆斯戴森設計獎的第一人。新設備Voltera V-1可在數分鐘內列印出原型電路板,生產成本2000美元以內。

日本

開發出新型可對話機器人,使機器人擬人化更進一步;生產並銷售3D列印的人工骨骼。

葛進(本報駐日本記者)日本是製造業大國,但在市場快速擴張的人工智能、智能製造等方面,日本的優勢卻並不明顯。2015年日本在該領域取得的成果以改良型、完善型居多,突破性成果很少。

  • 產業技術研究所與相關公司的研究人員開發出新的機器人感知系統,該系統可使機器人根據樂曲的節奏,自動編舞並翩翩起舞。
  • 大阪大學與相關製造公司的研究人員共同開發出新型社會對話機器人。該機器人能像人一樣與對象目光相對,合著對方說話的節奏回話。這使得機器人的擬人化更進了一步。
  • NEXT21公司與歐洲公司合作開始在歐盟各國銷售3D列印成型的人工骨骼。這種3D列印骨骼價格便宜,還因不需熱處理具有與患者自身骨頭癒合快的優點。
  • 大阪大學、京都大學與國際電氣通信基礎技術研究所共同開發出能與人類自然對話的人型機器人。該機器人具有與人外觀相似度高、對聲音識別程度高等優點。

韓國

加強機器人產業領域投入,宣布開發精密製造機器人;研發出可治療癌症的奈米機器人和由濕度變化驅動的微型機器人。

薛嚴(本報駐韓國記者)2015年,韓國在機器人領域不斷加強投入,並試圖以機器人產業帶動智能製造產業在韓國的振興。

  • 1月,韓國全南大學細菌機器人研究所研發出世界上首個可治療癌症的“體內醫生”—奈米機器人。該機器人由生物體細菌和藥物的微型結構兩部分構成,可對大腸癌、乳腺癌、胃癌和肝癌等高發性癌症進行診斷和治療。
  • 10月,韓國政府宣布將與三星電子聯合開發精密製造機器人,為國內製造業提供助力,這些機器人將用於生產手機、消費型電子產品等需要高精度的產品。
  • 11月,韓國首爾大學受植物緩慢運動的啟發,研發出一種由濕度變化驅動、不需電池的微型機器人,這種機器人能執行像消毒傷口、消除皮膚皺紋、促進皮膚組織新陳代謝等類型的工作。(文/中國科技網-科技日報)

網易科技》授權轉載

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