先进制造技术 深入解读｜颠覆全球的11项关键先进制造技术

01

添加剂制造

添加剂制造，俗称3D打印，已经成为新一轮工业革命的旗帜。与过去明显不同，专业人士和爱好者都可以使用，但添加剂制造只是一系列有望在未来几年给很多东西的制造方法带来巨大改变的新兴技术之一。甚至添加剂制造也不仅限于3D打印。

一种被称为“冷喷涂”的新兴工艺是通过喷嘴喷涂金属颗粒。由于速度快，这些粒子会相互结合，形成形状。通过精确控制喷嘴，机器操作员可以制造三维金属物体，如齿轮，就像用3D打印机打印一样。物体就像喷涂的画一样，即使是用钛等不常见的金属制成，也可以完成。

02

推进传感、测量，

和过程控制

几乎所有的先进制造技术都有一个共同点:它们都是由处理大量数据的计算机驱动的。因此，捕捉和记录数据的东西非常重要，例如用于监控湿度的传感器、用于确定位置的GPS跟踪器、用于测量材料厚度的卡钳等。这些设备不仅越来越多地用于智能手机，而且使智能、灵活、可靠和高效的制造技术成为可能。

在现代工厂中，传感器不仅有助于引导日益敏感的机器，还能提供管理整个工厂运行所需的信息。产品可以从出生到交付，甚至在某些情况下在交付后进行跟踪。在这个过程中，一旦出现问题，比如喷漆间的湿度不适合喷涂时，传感器就会检测到，并向机器操作人员发出报警信号，甚至是向工厂经理的手机发出报警信号。

03

高级材料设计，

合成和加工

新机器将需要新材料，这将使制造新机器成为可能。随着将材料细分为原子或分子水平并在几乎没有长的实验室步骤的情况下操作它们的发展，涂层、复合材料和其他材料的发展正在加速。

美国能源部等美国政府机构吸取了人类基因组计划的广泛成功经验，去年发起了材料基因组计划，目标是将识别新材料并将其推向市场所需的时间缩短一半。

目前这个过程可能需要几十年。比如锂离子电池技术，最早是埃克森的一名员工在20世纪70年代构思的，直到90年代才开始商业化。这个项目涉及到的部分工作是在这个领域的研究人员之间分享想法和创新，这些研究人员分散在世界各地，对外界充耳不闻。

04

可视化，信息学，

和数字制造技术

工程师和设计人员使用计算机辅助建模工具已经有一些年了，不仅用于设计产品，还用于通过数字手段测试、校正和改进产品，通常省略了更昂贵和耗时的物理检查过程。云计算和低成本3D扫描仪正在把这些方法从尖端实验室中拿出来，并使它们成为企业家使用的主流。

欧特克生产了一套免费的全功能CAD软件“123设计”，汽车厂商用大型电脑就可以完成。

05

可持续制造

即使很难达到它的目的，也很容易理解，就是最大限度的利用生产中的每一点点物质和每一焦耳能量，尽可能的减少浪费。节能制造是关键领域之一。

例如，制造工程师经常谈论“无灯”工厂的潜力，这些工厂在黑暗中连续运行，没有加热或冷却，因为它们基本上是由机器人或其他机器操作的。随着小型和高度自动化的本地工厂变得越来越普遍，再制造和回收可能变得更加重要，本地供应的材料将得到更多关注。

06

纳米制造

一纳米等于十亿分之一米，所以纳米制造意味着能够在分子甚至原子水平上操纵材料。预计未来纳米材料将用于高效太阳能电池板和电池的生产，甚至在基于生态系统的医疗应用中发挥作用。例如，在体内放置传感器可以告诉医生癌症已经消失。未来几代电子设备和计算设备也可能严重依赖纳米制造。

07

柔性电子制造

比如坐在上面，平板电脑会弯曲，连接体温，需要的时候提供降温服。这些灵活的技术已经走向主流，预计将定义下一代消费设备和计算设备，并成为未来10年增长最快的产品类别之一。但这需要极其先进的制造工艺。

08

生物制造和生物信息学

在这一领域，生物有机体或生物有机体的一部分被用来人工生产产品，如开发药物和复合药物。它可以用于许多领域，如提高能源效率，创造新的纳米制造方法等。

09

工业机器人学

工业机器人可以一周七天、一天24小时工作，具有可重复性和较高的精度，可以精确到百分之几秒的时间，可以精确到人眼在空看不见的程度。他们准确地报告进展，在测试效率时进行改进，如果安装先进的传感系统，他们会变得更加灵巧。

随着机器人越来越受欢迎，它们的经济也在改善:根据麦肯锡全球研究所的一份报告，自1990年以来，与机器人相关的成本与劳动力相比下降了多达50%。此外，随着生物技术和纳米技术的发展，预计机器人能做的事情会越来越复杂，如药物加工和培养完整的人体器官。

10

高级成形和

加入技术

目前，大多数机械制造工艺基本上依赖于传统技术，特别是特定金属的技术，如铸造、锻造、加工和焊接。然而，专家认为，这一领域的创新时机已经成熟，可以使用新的方法来连接更多种类的材料，同时提高能源和资源效率。例如，冷成形技术可以作为修复技术或先进的焊接技术发挥重要作用。

11

先进制造

和测试设备

本文得到了“135编辑器”的支持

扩展阅读

美国提出了这六项导航空尖端技术

只有少数国家有能力掌握

洛克希德·马丁公司官网

《2018年顶尖科技预测》之前发布过。

存货将在未来几年用于国防

以及在军工领域发挥重要作用的六大顶尖技术。

这六项顶级技术是:

“数字双胞胎/数字双胞胎，

高超音速技术/高超音速技术，

机器学习和人工智能技术/机器学习&人工智能，

网络和电子战/网络和:电子战，

自主性和人机交互/自主性&人机协作，

定向能/定向能。

虽然预测中提到的六大技术并不新鲜，或者已经发展了十几年甚至几十年，或者是像“AI”一样是近年来互联网科技界的热门词汇。总之不是新的，也早就被公认为“未来新技术”，但这次是国际军火巨头中排名第一的“洛马”的重点。

数字结对

数字双胞胎

“数字双胞胎”概念是2000年以来不断发展的新概念，是物联网、大数据、虚拟建模、工业互联网等技术融合下最前沿的技术。抛开洛马官网对“数字双胞胎”概念看似形而上学的解释，简单理解为这个“数字双胞胎”是“虚拟制造”与“真实生产”的匹配与融合。

“虚拟”，目前各国航空空行业飞机设计的“无纸化”和“数字化样机”是常态，即“虚拟样机”建立在计算机上。随着技术的发展，这个“虚拟样机”的功能真实度越来越高，越来越接近最终的“物理样机”，可以在这个“虚拟样机”中做更多的实验，尽快发现更多的设计问题，对设计进行改进和优化。

韩国第四代飞机想象图。

那么，随着技术的进一步提高，这个“虚拟”将不仅仅是一个虚拟样机、虚拟试验，还会提前“虚拟”这个“飞行器”的制造、生产、加工、维修和改进，这些都与这个“飞行器”的整个生命周期中的每一个环节有关。所以，当然，在这些“虚拟”完成，发现的问题全部解决之后，当样机制造、测试、量产、再升级转移到“现实世界”的时候，节奏效率会非常高，也就是设计出来的产品尽快投入生产，配备部队。

所以这个“数字双胞胎”不仅仅是航空空行业和国防行业的概念。近年来，无论是传统老工业国家还是中国，都在规划下一个时代的产业，无论是“工业4.0”还是“智能制造”，其中数字双胞胎的概念是不可或缺的。

高超声速技术

高超音速飞行

高超音速是近年来军事新闻中反复提到的一个术语，这主要是由于美国和中国在X-51和HTV系列高超音速试验项目之后，进一步实际研制了SR-72高超音速无人飞行器，而中国近年来也进行了多次高超音速飞机试验。

美国HTV-2高超声速验证机，据外媒分析，中国的高超声速也差不多。

毫无疑问，高超声速武器具有强大的威慑力，是改变战场规则的战略技术！就像隐身技术应用到战斗机上，会瞬间改变战场上双方的力量平衡。显然，就像只有美国、中国和俄罗斯自主研发了第四代机一样，只有美国和中国有能力支持同时研发两台第四代机。在高超声速技术的发展上，美国和中国已经提前拿到了门票。

同时，面对气动外形、超音速风洞、热防护、先进材料和制造技术的高技术门槛，大部分都失去了可能性和机会。

机器学习和人工智能技术

机器学习和；人工智能

机器学习，人工智能，不用说，2017年几乎是AI的第一年。在这一年里，如果国内外的互联网科技公司不谈AI，根本就不是“科技”或时尚。机器学习和人工智能也将成为我们日常生活中无处不在的一部分。这两年，“阿法尔狗”横扫棋坛，封神。同样在2016年，在模拟空战争中，人工智能程序“ALPHA”击落了人类飞行员、美军的假想敌教官空和空陆军上校吉恩·李。那么，以此为纽带，AI将越来越多地出现在未来无人机和载人飞行员的辅助决策中。

“阿尔法狗”封住了国际象棋的世界。同年，“阿尔法”在模拟空战争中击落人类飞行员

“阿尔法狗”封住了国际象棋的世界。同年，“阿尔法”在模拟空战争中击落人类飞行员

网络战和电子战

赛博&。电子战争

与上面提到的AI不同，网络战和电子战具有更加鲜明的军事属性，摧毁、拒绝、欺骗、摧毁敌方电子系统已经成为现代战争中的“常态”。比如在各个空军事强国的装备体系中，早就有了更多的在战斗机基础上改装的“电子战斗机”。

在电影“空天空狩猎”中，中国的空陆军歼-10C装备了反辐射导弹。硬杀伤敌方电子设备属于电子战斗机的“基础型号”。当然，中国的空军队已经装备了特种电子战斗机。

在洛马的描述中，网络和电子战技术的发展将是一个“开放的架构”，这将促进新技术的快速集成，并在面对不断变化的威胁时保持领先优势。

自主和人机交互与合作

自主和。人机协作

洛马公司注重的“人机互动与合作”，就像我们今天手里拿着智能手机的关系一样，手机越来越智能化，我们的操作简单。

在洛克希德·马丁F-35的驾驶舱中，大触摸屏是新型人机交互的技术前提之一。这个大型触摸屏显示器在中国珠海航展上展出。

在洛克希德·马丁F-35的驾驶舱中，大触摸屏是新人机交互的技术前提之一。

这个大型触摸屏显示器在中国珠海航展上展出。

洛马的子公司西科斯基正在探索直升机的“自主性”，提高人机合作能力，提高运输、消防、搜救等高风险任务场景下的飞行安全。并且，随着驾驶舱显控系统的“大屏幕”和“触摸屏”，出现了新的人机交互模式，飞行员和操作人员可以使用触摸屏/PAD和手势操作来控制飞机。

定向能源技术

单向能量

定向能技术的典型代表是“激光武器”，它是冷战以来兴起的“新概念武器”。定向能武器的优点是弹药不受限制，方向性强，精度高，“零”飞行时间，发现就摧毁，杀伤效率高，附带伤害小，射速快，能快速打击多个目标，攻防兼备。

激光武器从过去的战略反导得到了进一步的应用，成为一种灵活的战术武器。目前，中国和美国都展示了实用的反无人机激光器。

激光武器的实用化和军事化应用相当早，是冷战时期对抗卫星和导弹的战略武器。但是现在，随着激光武器的发展进步，激光可以在尺寸和重量上小型化，从而激光武器从过去的战略固定部署转变为机动战术武器。随着激光武器开始走向战场，增强激光武器的威力，提高激光武器的毁伤能力和射程，提高“精致”激光武器的可维护性将是方向。

洛克希德·马丁公司“描绘”的六大顶级技术长期以来一直是国际顶级制造商“描绘”的新技术领域。就像上面提到的“高超声速技术”，这些新的技术领域，不仅过去的弱国没有机会追赶，就连传统的“五强”也落后了。那么，未来这些技术领域的情况是，只有极少数国家掌握了，这种技术“垄断”甚至比以前的“核武器”还要糟糕。

本文编辑:糖糖

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