2015全球先進(jìn)制造科技回顧：3D打印和制造技術(shù)發(fā)展迅速

  

    美國

3D打印技術(shù)突飛猛進(jìn),；光電子制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破,；全新柔性薄膜顯示屏等其他制造技術(shù)也取得成功,。

在2015年里，3D打印技術(shù)發(fā)展迅速,，打印出的產(chǎn)品五花八門,。

打印技術(shù)方面：硅谷一家創(chuàng)新公司開發(fā)出一種全新的“連續(xù)液界面生產(chǎn)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(gòu)造出物體的3D模型,，不僅能讓3D打印速度提高25到100倍，而且能制造出其他方法無法獲得的結(jié)構(gòu),；普渡大學(xué)科研人員利用噴墨打印技術(shù)制造出液體合金設(shè)備,，能打印用于一切彈性材料和纖維上的柔性可伸展導(dǎo)體；密歇根理工大學(xué)研發(fā)出一種小型設(shè)備,，通過在“生物墨水”中添加石墨烯,，打印出人工神經(jīng)組織；哈佛大學(xué)研制出一種新型多材料打印頭,，能混合并打印濃縮,、有粘彈性的“墨水”材料，不僅能控制幾何形狀,，還能在運(yùn)行中改變材料成分,；麻省理工學(xué)院研制出一種稱為“多種制造系統(tǒng)”的新型3D打印機(jī)，能一次使用10種不同材料,，打印分辨率達(dá)40微米級(jí),，該校還通過3D打印技術(shù)造出精美絕倫且用途更廣的玻璃。

打印產(chǎn)品方面：FDA首次批準(zhǔn)美國Aprecia制藥公司利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)癲癇病藥物（SPRITAM）,，向個(gè)性化定制藥物邁出了重要一步,；通用電氣公司3D打印出一臺(tái)可點(diǎn)火運(yùn)行的小型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，長30厘米,、高20厘米,，在通油測試時(shí)每分鐘轉(zhuǎn)速可達(dá)33000轉(zhuǎn)；海倫·德沃斯兒童醫(yī)院首次將兩種常見的成像技術(shù)（CT和3D經(jīng)食道超聲心動(dòng)圖）成功地結(jié)合在一起,，打印出更精確的3D心臟模型,；加州大學(xué)圣地亞哥分校利用新的3D打印技術(shù)，開發(fā)出能夠在液體中游泳并具有多種用途的微型機(jī)器人,；一名機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)生用3D打印技術(shù)成功設(shè)計(jì)和制造出世界上第一把能自動(dòng)裝填的3D打印左輪手槍,。

光電子制造技術(shù)方面：美國科學(xué)家利用迄今最纖薄（僅為三個(gè)原子厚）的鎢基半導(dǎo)體作為發(fā)光“增益材料”,，制造出一種新型納米激光器,；伊利諾伊大學(xué)香檳分校通過結(jié)合3D全息光刻和2D光刻技術(shù)，制造出一種適用于大規(guī)模集成電路的高性能3D微電池（只有指尖大�,。�,；斯坦福大學(xué)首次通過拉伸二硫化鉬的晶體點(diǎn)陣，“扯”出能隙可以變化的半導(dǎo)體,，為制造高性能傳感器和太陽能電池等奠定了基礎(chǔ),；IBM研制出首個(gè)制程為7納米的測試芯片，厚度僅為頭發(fā)絲的萬分之一,，計(jì)算能力為當(dāng)前最強(qiáng)芯片的4倍,，突破了半導(dǎo)體行業(yè)的瓶頸；美國科學(xué)家將石墨烯和氮化硼納米管結(jié)合,，研制成全新的混合數(shù)字開關(guān),，可作為電子產(chǎn)品中控制電流的基本元件。

此外,，美國科學(xué)家還研制出全球首款全彩色柔性薄膜反射顯示屏,，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(huì)反射周圍的環(huán)境光為其所用,；波音公司于2012年提出的一項(xiàng)用于飛機(jī)的激光動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)專利于2015年7月獲批，該技術(shù)能在放射性燃料上點(diǎn)燃高能激光,，或能用來推動(dòng)火箭,、導(dǎo)彈和航天器等。

英 國

3D打印出無人機(jī),；能自我進(jìn)化的機(jī)器人系統(tǒng)問世,；用3D打印零部件制造的空客發(fā)動(dòng)機(jī)成功試飛。

7月,，英國皇家海軍在HMS Mersey號(hào)艦上測試了一款利用3D打印技術(shù)制造的無人機(jī)（Sulsa）,。該無人機(jī)利用一個(gè)3米長的彈射器發(fā)射升空，然后按照預(yù)定的飛行路線飛行了5分鐘后平安著陸,。Sulsa翼展1.5米,，采用螺旋槳驅(qū)動(dòng)，其四個(gè)主要部分由3D打印機(jī)制作完成,。

8月,，劍橋大學(xué)和瑞士科學(xué)家聯(lián)合研制出一種能自我進(jìn)化并不斷改進(jìn)性能的機(jī)器人系統(tǒng),。其最終目標(biāo)是研制出能適應(yīng)周圍環(huán)境的機(jī)器人，未來或能應(yīng)用于汽車制造或農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,。同月,，“英國機(jī)器人和自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)”組織成立，統(tǒng)籌規(guī)劃機(jī)器人技術(shù)方面的學(xué)術(shù)和科研核心資源,，促進(jìn)院校,、科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)展開合作，加速前沿技術(shù)實(shí)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(jī)器人技術(shù)研發(fā)的中小企業(yè)提供資金和政策支持,，資助創(chuàng)建與機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的學(xué)術(shù)研究中心,、人才培訓(xùn)中心和開發(fā)設(shè)施。

10月,，英國Medisieve公司開發(fā)出一種3D打印的磁性血液過濾器,，該過濾器可以在4個(gè)小時(shí)內(nèi)消除90%的受瘧疾感染細(xì)胞，被譽(yù)為“革命性瘧疾治療裝置”,。

10月,，愛丁堡赫瑞瓦特大學(xué)在3D干細(xì)胞打印領(lǐng)域獲得新突破，這一成果或有助醫(yī)生給出針對患者自身特點(diǎn)單獨(dú)定制藥物的給藥方案,，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致對醫(yī)學(xué)動(dòng)物測試需求的減少,。

11月，羅·羅公司發(fā)動(dòng)機(jī)專家團(tuán)隊(duì)采用3D打印零部件制造的最新超強(qiáng)動(dòng)力的空客發(fā)動(dòng)機(jī)--Trent XWB-97成功完成了第一次飛行試驗(yàn),。

法 國

社交人工智能與機(jī)器人結(jié)合進(jìn)入新發(fā)展階段,；3D打印技術(shù)有突破，制造出第一臺(tái)來自歐洲的3D太空打印機(jī),。

先進(jìn)制造技術(shù)是法國2015年提出“未來工業(yè)”戰(zhàn)略中的核心內(nèi)容,，法國目前致力于開發(fā)機(jī)器人、人工智能和3D打印等智能制造技術(shù),。

由法國阿里德巴蘭機(jī)器人公司制造的機(jī)器人Pepper能通過面部表情,、語言和身體姿態(tài)來識(shí)別情感，并且給出恰當(dāng)?shù)幕貞?yīng),。這預(yù)示著社交人工智能與機(jī)器人結(jié)合進(jìn)入新發(fā)展階段,。

法國歐萊雅集團(tuán)宣布與芝加哥生物打印初創(chuàng)公司Organovo共同研發(fā)會(huì)呼吸的3D打印活體皮膚，可用于測試產(chǎn)品毒素和效用,。

法國巴黎第六大學(xué)研制出一種能在受損后自我修復(fù)的小型機(jī)器人,，未來可應(yīng)用于制造救災(zāi)機(jī)器人，使其能夠在惡劣環(huán)境下工作,。

法國泰雷茲·阿萊尼亞航天公司在建的兩顆遠(yuǎn)程通信衛(wèi)星采用歐洲最大的3D打印航天器零部件,。該遙測和指揮天線支撐結(jié)構(gòu)為鋁合金制件,，尺寸約45厘米×40厘米×21厘米，采用“粉末床增材制造”工藝和歐洲最大的激光束熔融設(shè)備制成,。另外,，由法、意合研的“便攜式機(jī)載3D打印機(jī)（POP3D）”于12月6日隨運(yùn)載飛船送至國際空間站,，這也是第一臺(tái)來自歐洲的3D太空打印機(jī)。

德 國

建立新的工業(yè)4.0合作平臺(tái),，開發(fā)新一代機(jī)器人,，3D打印人造血管。

2015年德國聯(lián)邦教研部大力支持中小企業(yè)參與“工業(yè)4.0”項(xiàng)目,，教研部投入2500萬歐元協(xié)助建立新的工業(yè)4.0合作平臺(tái),，由原來幾個(gè)行業(yè)協(xié)會(huì)牽頭轉(zhuǎn)向由政府、行業(yè)協(xié)會(huì),、研究機(jī)構(gòu)和社會(huì)多個(gè)層面共同參與,，加強(qiáng)了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的實(shí)施力度。

德國馬普智能系統(tǒng)研究所開發(fā)出兩款新一代機(jī)器人“阿波羅”和“雅典娜”,，這種機(jī)器人頭部裝有攝像頭和傳感器,，可以對周圍環(huán)境進(jìn)行掃描，其反應(yīng)速度相當(dāng)快,，每毫秒可以做出一個(gè)反應(yīng),。可以像人一樣具有自我學(xué)習(xí)和自我適應(yīng)環(huán)境的功能,，未來可以在許多復(fù)雜的環(huán)境中替代人類工作,。

德國弗朗霍夫研究所成功利用3D打印技術(shù)制造出人造血管，他們采用了噴墨打印與立體光刻相結(jié)合的方法,，解決了打印只有20微米厚的多孔,、多分叉人造血管的關(guān)鍵技術(shù)。這一技術(shù)突破有望廣泛應(yīng)用在治愈皮膚創(chuàng)傷,、人工皮膚再造和人造器官等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,。

俄羅斯

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)受重視，取得長足進(jìn)步,；研發(fā)出航空工業(yè)零部件3D制造技術(shù),。

俄濱海邊區(qū)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群聚集了包括“Tetis”集團(tuán)、“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(yè),，得到100多家生產(chǎn)和科研單位的支持,。新研制的“大鍵琴-1R”（Kalvesin-1R）機(jī)器人能下潛到6000米深，能在北極海底低溫環(huán)境下工作,。

俄羅斯聯(lián)合儀器制造公司正在開發(fā)URP-01G履帶式通用作戰(zhàn)機(jī)器人平臺(tái),，有效載荷為2噸,，擁有獨(dú)創(chuàng)的控制系統(tǒng)和尺寸。平臺(tái)擁有模塊化設(shè)計(jì),，在其基礎(chǔ)上可生產(chǎn)打擊偵察,、保安巡邏、掃雷,、輻射和化學(xué)偵察,、滅火等多種機(jī)器人。

俄薩馬拉國立航空航天大學(xué)的科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中研發(fā)出一項(xiàng)航空工業(yè)零部件3D制造技術(shù),，利用金屬粉末在特殊3D打印機(jī)上進(jìn)行“烘焙”得到相應(yīng)零部件,，并成功利用該技術(shù)制造出渦輪機(jī)和燃燒室等飛機(jī)關(guān)鍵部件。

加拿大

構(gòu)建下一代生物傳感器通用技術(shù),；研發(fā)新型石墨烯傳感器,；3D打印設(shè)備奪得國際設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)。

1月,，加開發(fā)出構(gòu)建下一代生物傳感器的通用技術(shù),，可將生化過程轉(zhuǎn)換為更易觀察的顏色變化，這種新工具可幫助科學(xué)家們解決從細(xì)胞生物學(xué)基本機(jī)制到精神疾病根源,，乃至開發(fā)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(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種新型石墨烯傳感器,。該生物傳感器不僅對檢測霍亂毒素具有非常高的靈敏度,，還能為癌癥和其他傳染病提供早期診斷。

11月,，滑鐵盧大學(xué)畢業(yè)生利用眾籌設(shè)計(jì)出3D打印設(shè)備,，成為加拿大奪得2015年國際詹姆斯·戴森設(shè)計(jì)獎(jiǎng)的第一人。新設(shè)備Voltera V-1可在數(shù)分鐘內(nèi)打印出原型電路板,，生產(chǎn)成本2000美元以內(nèi),。

日 本

開發(fā)出新型可對話機(jī)器人，使機(jī)器人擬人化更進(jìn)一步,；生產(chǎn)并銷售3D打印的人工骨骼,。

日本是制造業(yè)大國，但在市場快速擴(kuò)張的人工智能,、智能制造等方面,，日本的優(yōu)勢卻并不明顯。2015年日本在該領(lǐng)域取得的成果以改良型,、完善型居多,，突破性成果很少。

產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所與相關(guān)公司的研究人員開發(fā)出新的機(jī)器人感知系統(tǒng)，該系統(tǒng)可使機(jī)器人根據(jù)樂曲的節(jié)奏,，自動(dòng)編舞并翩翩起舞,。

大阪大學(xué)與相關(guān)制造公司的研究人員共同開發(fā)出新型社會(huì)對話機(jī)器人。該機(jī)器人能像人一樣與對象目光相對,，合著對方說話的節(jié)奏回話,。這使得機(jī)器人的擬人化更進(jìn)了一步。

NEXT21公司與歐洲公司合作開始在歐盟各國銷售3D打印成型的人工骨骼,。這種3D打印骨骼價(jià)格便宜,，還因不需熱處理具有與患者自身骨頭愈合快的優(yōu)點(diǎn)。

大阪大學(xué),、京都大學(xué)與國際電氣通信基礎(chǔ)技術(shù)研究所共同開發(fā)出能與人類自然對話的人型機(jī)器人,。該機(jī)器人具有與人外觀相似度高、對聲音識(shí)別程度高等優(yōu)點(diǎn),。

韓 國

加強(qiáng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域投入，宣布開發(fā)精密制造機(jī)器人,；研發(fā)出可治療癌癥的納米機(jī)器人和由濕度變化驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人,。2015年，韓國在機(jī)器人領(lǐng)域不斷加強(qiáng)投入,，并試圖以機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)智能制造行業(yè)在韓國的振興,。

1月，韓國全南大學(xué)細(xì)菌機(jī)器人研究所研發(fā)出世界上首個(gè)可治療癌癥的“體內(nèi)醫(yī)生”--納米機(jī)器人,。該機(jī)器人由生物體細(xì)菌和藥物的微型結(jié)構(gòu)兩部分構(gòu)成,，可對大腸癌、乳腺癌,、胃癌和肝癌等高發(fā)性癌癥進(jìn)行診斷和治療,。

10月，韓國政府宣布將與三星電子聯(lián)合開發(fā)精密制造機(jī)器人,，為國內(nèi)制造業(yè)提供助力,，這些機(jī)器人將用于生產(chǎn)手機(jī)、消費(fèi)型電子產(chǎn)品等需要高精度的產(chǎn)品,。

11月,，韓國首爾大學(xué)受植物緩慢運(yùn)動(dòng)的啟發(fā)，研發(fā)出一種由濕度變化驅(qū)動(dòng),、不需電池的微型機(jī)器人,，這種機(jī)器人能執(zhí)行像消毒傷口、消除皮膚皺紋,、促進(jìn)皮膚組織新陳代謝等類型的工作,。
來源：中國科技網(wǎng)-科技日報(bào)

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