2015全球先進制造科技回顧：3D打印和制造技術發(fā)展迅速

  

    美國

3D打印技術突飛猛進；光電子制造技術實現突破；全新柔性薄膜顯示屏等其他制造技術也取得成功。

在2015年里，3D打印技術發(fā)展迅速，打印出的產品五花八門。

打印技術方面：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構；普渡大學科研人員利用噴墨打印技術制造出液體合金設備，能打印用于一切彈性材料和纖維上的柔性可伸展導體；密歇根理工大學研發(fā)出一種小型設備，通過在“生物墨水”中添加石墨烯，打印出人工神經組織；哈佛大學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，還能在運行中改變材料成分；麻省理工學院研制出一種稱為“多種制造系統”的新型3D打印機，能一次使用10種不同材料，打印分辨率達40微米級，該校還通過3D打印技術造出精美絕倫且用途更廣的玻璃。

打印產品方面：FDA首次批準美國Aprecia制藥公司利用3D打印技術生產癲癇病藥物（SPRITAM），向個性化定制藥物邁出了重要一步；通用電氣公司3D打印出一臺可點火運行的小型噴氣發(fā)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(yī)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，打印出更精確的3D心臟模型；加州大學圣地亞哥分校利用新的3D打印技術，開發(fā)出能夠在液體中游泳并具有多種用途的微型機器人；一名機械工程專業(yè)的學生用3D打印技術成功設計和制造出世界上第一把能自動裝填的3D打印左輪手槍。

光電子制造技術方面：美國科學家利用迄今最纖�。▋H為三個原子厚）的鎢基半導體作為發(fā)光“增益材料”，制造出一種新型納米激光器；伊利諾伊大學香檳分校通過結合3D全息光刻和2D光刻技術，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，為制造高性能傳感器和太陽能電池等奠定了基礎；IBM研制出首個制程為7納米的測試芯片，厚度僅為頭發(fā)絲的萬分之一，計算能力為當前最強芯片的4倍，突破了半導體行業(yè)的瓶頸；美國科學家將石墨烯和氮化硼納米管結合，研制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年提出的一項用于飛機的激光動力推進系統專利于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打印出無人機；能自我進化的機器人系統問世；用3D打印零部件制造的空客發(fā)動機成功試飛。

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

8月，劍橋大學和瑞士科學家聯合研制出一種能自我進化并不斷改進性能的機器人系統。其最終目標是研制出能適應周圍環(huán)境的機器人，未來或能應用于汽車制造或農業(yè)領域。同月，“英國機器人和自控系統網絡”組織成立，統籌規(guī)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(yè)展開合作，加速前沿技術實用化。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(fā)的中小企業(yè)提供資金和政策支持，資助創(chuàng)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(fā)設施。

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干細胞打印領域獲得新突破，這一成果或有助醫(yī)生給出針對患者自身特點單獨定制藥物的給藥方案，同時也會導致對醫(yī)學動物測試需求的減少。

11月，羅·羅公司發(fā)動機專家團隊采用3D打印零部件制造的最新超強動力的空客發(fā)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(fā)展階段；3D打印技術有突破，制造出第一臺來自歐洲的3D太空打印機。

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

由法國阿里德巴蘭機器人公司制造的機器人Pepper能通過面部表情、語言和身體姿態(tài)來識別情感，并且給出恰當的回應。這預示著社交人工智能與機器人結合進入新發(fā)展階段。

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

法國巴黎第六大學研制出一種能在受損后自我修復的小型機器人，未來可應用于制造救災機器人，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構為鋁合金制件，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備制成。另外，由法、意合研的“便攜式機載3D打印機（POP3D）”于12月6日隨運載飛船送至國際空間站，這也是第一臺來自歐洲的3D太空打印機。

德 國

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

2015年德國聯邦教研部大力支持中小企業(yè)參與“工業(yè)4.0”項目，教研部投入2500萬歐元協助建立新的工業(yè)4.0合作平臺，由原來幾個行業(yè)協會牽頭轉向由政府、行業(yè)協會、研究機構和社會多個層面共同參與，加強了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的實施力度。

德國馬普智能系統研究所開發(fā)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像頭和傳感器，可以對周圍環(huán)境進行掃描，其反應速度相當快，每毫秒可以做出一個反應�？梢韵袢艘粯泳哂凶晕覍W習和自我適應環(huán)境的功能，未來可以在許多復雜的環(huán)境中替代人類工作。

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

俄羅斯

機器人產業(yè)受重視，取得長足進步；研發(fā)出航空工業(yè)零部件3D制造技術。

俄濱海邊區(qū)機器人產業(yè)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(yè)，得到100多家生產和科研單位的支持。新研制的“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(huán)境下工作。

俄羅斯聯合儀器制造公司正在開發(fā)URP-01G履帶式通用作戰(zhàn)機器人平臺，有效載荷為2噸，擁有獨創(chuàng)的控制系統和尺寸。平臺擁有模塊化設計，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(fā)出一項航空工業(yè)零部件3D制造技術，利用金屬粉末在特殊3D打印機上進行“烘焙”得到相應零部件，并成功利用該技術制造出渦輪機和燃燒室等飛機關鍵部件。

加拿大

構建下一代生物傳感器通用技術；研發(fā)新型石墨烯傳感器；3D打印設備奪得國際設計大獎。

1月，加開發(fā)出構建下一代生物傳感器的通用技術，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(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隊研發(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，滑鐵盧大學畢業(yè)生利用眾籌設計出3D打印設備，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可在數分鐘內打印出原型電路板，生產成本2000美元以內。

日 本

開發(fā)出新型可對話機器人，使機器人擬人化更進一步；生產并銷售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年日本在該領域取得的成果以改良型、完善型居多，突破性成果很少。

產業(yè)技術研究所與相關公司的研究人員開發(fā)出新的機器人感知系統，該系統可使機器人根據樂曲的節(jié)奏，自動編舞并翩翩起舞。

大阪大學與相關制造公司的研究人員共同開發(fā)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(jié)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打印成型的人工骨骼。這種3D打印骨骼價格便宜，還因不需熱處理具有與患者自身骨頭愈合快的優(yōu)點。

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(fā)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(yōu)點。

韓 國

加強機器人產業(yè)領域投入，宣布開發(fā)精密制造機器人；研發(fā)出可治療癌癥的納米機器人和由濕度變化驅動的微型機器人。2015年，韓國在機器人領域不斷加強投入，并試圖以機器人產業(yè)帶動智能制造行業(yè)在韓國的振興。

1月，韓國全南大學細菌機器人研究所研發(fā)出世界上首個可治療癌癥的“體內醫(yī)生”--納米機器人。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(fā)性癌癥進行診斷和治療。

10月，韓國政府宣布將與三星電子聯合開發(fā)精密制造機器人，為國內制造業(yè)提供助力，這些機器人將用于生產手機、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(fā)，研發(fā)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(zhí)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。
來源：中國科技網-科技日報

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