近期美國國防部高級計劃研究局(DARPA)宣布推出開放制造(OpenManufacturing)計劃,該計劃的目的旨在提高對于增材制造及其它先進制造相關的各種工藝和材料的理解。DARPA指出,為了使3D打印成為復雜軍工部件——比如飛機機翼——制造的主流技術,就需要對“基于不同屬性和性能材料的各種制造方法所產生的細微差別”有深入的了解。
“開放制造計劃的本質是要收集和理解增材制造等新型生產理念的材料和工藝參數,這樣我們就能夠以較高的置信度快速預測成品的性能如何。”DARPA國防科學辦公室項目經理MickMaher說,“一開始新技術的可靠性和批次運行(run-to-run)的波動總是不確定的。導致的結果是我們只能使用反應遲鈍和重復的“再測法(testandretest)”來檢驗這些材料和工藝,這種方式既昂貴又費時,最終破壞了創新激勵機制。”
那么,DARPA怎么樣才能克服這些問題,并“實現生產控制的改進”?他們正在研究新的快速鑒定技術,并認為這種技術有望改變企業檢驗3D打印部件以及使用其他先進制造方式生產的部件的方式。為此他們已經成立了兩個新的生產示范設施(MDF)。第一個MDF位于賓州州立大學大學,專注于金屬增材制造,而另一個MDF則被安置在陸軍研究實驗室,專注于研究復合材料。
目前,位于賓州的MDF將研究資源集中在兩個主要的領域:第一種是快速低成本增材制造(RLCAM),在這一領域中他們主要使用基于實體的成型方法來預測直接激光金屬燒結過程中鎳基合金材料的性能;第二個領域則是與DARPA的另一個鈦加工(tiFAB)項目有關的,在那里他們將利用物理和數據模型,以確定哪些參數會對較大的增材制造結構,比如飛機機翼等,產生影響。
公司無法對3D打印出來的每一個部件都進行測試,相反,他們能做的是對某一個特定的生產批次中的極少數產品進行測試,然后由抽樣測試的產品質量代表整個生產批次的質量。這就是為什么DARPA的開放式制造項目對于增材制造的未來如此重要的原因:因為對于技術和材料的透徹了解能夠幫助公司節省大量的時間和金錢。據天工社了解,這些新成立的MDF生產設施示范的最終目標是創建一個包含了各種工藝和材料屬性和參數的數據庫供企業和個人訪問并使用。
“從歷史上看,美國的軍事優勢都是通過材料和制造領域的突破獲得的。”Maher,“最近,與新的制造技術相伴而生的風險影響了企業使用它的信心。通過開放制造計劃,DARPA正在通過提供知識、控制和使用新技術的信心,而為先進制造領域提供支持。”
DARPA的這些舉措有可能對于3D打印技術在制造領域內的應用推廣速度產生重大影響,尤其是航空航天和軍用部件的生產制造方面。考慮到DARPA的技術實力與影響力,3D打印技術成為主流制造技術之一的時間有可能早于我們中間很多人的預期。
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