美國國防部通過空軍研究實驗室發布了“國家制造創新網絡”信息征詢書(RFI),為2016年建設的兩家制造創新機構聚焦的技術領域征集建議。國防部給出了其考慮的6個潛在技術領域,第四個是“先進機床與控制系統”。
這一領域無疑就是所謂的智能制造裝備,是實現智能制造的使能技術之一,同時也是智能制造的關鍵組成部分之一。數字制造與設計創新機構中,先進機床就是三個重點技術方向之一,但是主要涉及軟件技術。這次國防部提出的技術領域,則是大幅增加了硬件和軟硬集成的內容。同時,早在2012年,美國空軍未來工廠專項計劃也提出了先進自動化、工廠C3(天眼)、柔性可重構工廠基礎設施和新型工藝探索這4個子專項,先進機床與控制系統技術領域關注的技術方向無疑已經充分體現在了這些子專項中,現在部分處于TRL/MRL4-7級的技術可以借由國防工業向民用工業推廣。這也將是振興美國制造業和中國制造2025戰略中能夠產生交鋒的一大領域。
下一代先進機床和控制系統將能以高效、無暇的質量和較少的人工干預生產具有價格競爭力的產品。國防工業基礎十分依賴由這些技術實現的先進制造能力。這些技術中的優勢還對于提升民用制造商產品的優越性至關重要。盡管美國在許多子系統中處于領導地位,但對這一技術領域,本土工業在系統級是薄弱的,諸多先進能力仍在國外。本次輸入在于尋求競爭前技術領域,能夠用于完善先進機床與控制系統的生態系統。
旨在提升美國機床和工業控制系統國防能力與全球競爭力的制造創新機構關注的部分方向如下:
——減少占用空間、提升布局柔性的機器人加工系統
——低成本、高質量和高精度機床
——集成的開源連通性與提升的機床界面和編程能力
——面向閉環控制系統的集成傳感器
——使用最先進技術,面向直觀、實時分析和優化的人機界面(HMI)
——用于機床和工作臺的新物料,更輕、更便宜、具有更高剛度、在大的溫度范圍內保持穩定、阻尼振動,并且在一家工廠內能夠模塊化配置和動態安裝
——在多個層級上的集成自動化;設計、工藝、物料、物料-機、機-機、機-工廠
——完全無縫的混合技術,包括增材/減法制造、制作和檢測
——先進工裝實現更快的周期、更高的經濟性和更好的質量批次
——實現“一批次”(耐久地控制工藝、內外部因素,首件生產就是合格零件)制造,包括完全集成的仿真與質量測量
——探索面向制造的新技術,如激光
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