制造業(yè)技術(shù)與創(chuàng)新之間有著隱蔽而密切的聯(lián)系支际。技術(shù)狂人特斯卡CEO馬斯克認(rèn)為焊蕉，“機(jī)器制造機(jī)器”將推動(dòng)促進(jìn)了特斯卡的航天項(xiàng)目和汽車業(yè)務(wù)的發(fā)展蘑杭。使用更便宜访跪、可擴(kuò)展的程序可以讓SpaceX低成本而高效地完成發(fā)射任務(wù)，這是美國宇航局的傳統(tǒng)制造方法無法相比的宛办。

還記得那個(gè)外形讓人吐槽的特斯卡電動(dòng)皮卡Cybertruck嗎化威？它同樣采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)體系利用了一種簡化制造過程，廢除了“模具沖壓“属荤，更有利于金屬件的彎曲和折疊肪误。特斯拉電動(dòng)皮卡Cybertrunk采用了超硬30倍冷軋不銹鋼打造車身。此材料強(qiáng)度過高壤生，常規(guī)的沖壓方法會(huì)損害沖壓機(jī)擒买，不能采用常規(guī)的車身生產(chǎn)方式，因此車身設(shè)計(jì)為平面化耀里，沒有曲線蜈缤。

現(xiàn)在，一種被稱為“機(jī)器鍛造“的新方法冯挎，正在橫空出世底哥，有可能徹底改變高質(zhì)量構(gòu)件的生產(chǎn)方式，從而生產(chǎn)定制和優(yōu)化的新產(chǎn)品房官。

減材趾徽、增材各有一弱

各種高性能和安全性強(qiáng)的金屬零件廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸、采礦翰守、建筑和發(fā)電設(shè)備如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中孵奶，而其中大多數(shù)都是用幾十年來未變的經(jīng)典制造工藝生產(chǎn)制造的。

機(jī)加工蜡峰，切割原材料獲得理想形狀了袁；鑄造，將熔融金屬倒入模具湿颅；成型及鍛造载绿，將金屬變形擠壓成新形狀渠余。鑄造和鍛造成型通常需要定制模具，設(shè)計(jì)制造的時(shí)間成本和費(fèi)用較高研歧，但運(yùn)行時(shí)生產(chǎn)效率也高采散；生產(chǎn)出的零件成本較低，并且具有高度的可復(fù)制性氧悦。這就是為什么螺母和螺栓便宜可靠猩琳。

第二次世界大戰(zhàn)后不久，數(shù)字化生產(chǎn)使生產(chǎn)更便捷宽藏。通過計(jì)算機(jī)數(shù)控加工慰适，從金屬塊中切割出各種形狀的零件。生產(chǎn)不同的組件只需簡單啟動(dòng)一個(gè)新的計(jì)算機(jī)程序闺撩。計(jì)算機(jī)數(shù)控加工的一個(gè)普遍缺點(diǎn)是產(chǎn)出率低饺斧，例如一個(gè)1000磅的鈦塊可能被切割生產(chǎn)成僅100磅重的航空部件。雖然看似昂貴且浪費(fèi)材料娩鬼，卻無需投入新成本读囤，籌備時(shí)間也較短。

如今佣盒，人們對(duì)增材制造（3D打涌嫱唷）的零件生產(chǎn)方式熱情高漲。肥惭。打印過程中盯仪，根據(jù)需要從計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的模型文件中選擇生成零件，每次疊加一層蜜葱。傳統(tǒng)機(jī)械加工無法制作的形狀可以通過3D打印生產(chǎn)出來全景，例如，有內(nèi)部冷卻通道的零件牵囤。這些技術(shù)有其優(yōu)點(diǎn)爸黄，但也有缺點(diǎn)：生產(chǎn)出的零件通常強(qiáng)度或韌性不高，需要重新處理揭鳞。而這也是非常浪費(fèi)資源的事情炕贵。

新物種：半是機(jī)器人半是鐵匠

鐵匠像揉面團(tuán)一般制造金屬器具，使它的結(jié)構(gòu)更精細(xì)野崇、更均勻称开，頗具力量。當(dāng)這種材料成形時(shí)乓梨，它會(huì)產(chǎn)生方向性強(qiáng)度舞涮，就像木材沿著紋理的方向更強(qiáng)一樣。然而相彼，沒有一位人類鐵匠能夠處理飛機(jī)起落架大小的部件豺研，也難以批量制造出我們經(jīng)濟(jì)發(fā)展所足夠的零件。

機(jī)器鍛造打算改變這個(gè)局面阔踢。它正式名稱是變形制造（MetamorphicManufacturing）允逝。是目前正在發(fā)展的一種新的制造方法。它利用傳感器蛋昙、熱控制宵绒、制動(dòng)成型、機(jī)器人操作系統(tǒng)和計(jì)算系統(tǒng)精確鍛造金屬物件沧源，模擬了人類鐵匠的技能和創(chuàng)造力浴恐。機(jī)器鍛造可以利用全新的數(shù)字能力擴(kuò)展鐵匠打鐵的技術(shù)。金屬件反復(fù)漸進(jìn)地在壓力機(jī)上準(zhǔn)確定位并成型波财，形成零件总枢。這種動(dòng)力壓力機(jī)或錘敲系統(tǒng)，完全可以根據(jù)所需的形狀選擇合適的加工工具退疫。

利用自動(dòng)化的零件成型技術(shù)渠缕，和鐵匠打鐵的基本方法，機(jī)器可以比人類更高效地批量生產(chǎn)大零件褒繁。這種新的方法有可能高效和持續(xù)地制造飛機(jī)亦鳞、船只、潛艇和機(jī)車內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框架棒坏⊙嗖睿或縮小，生產(chǎn)出小型個(gè)性化的醫(yī)療植入物坝冕。

這項(xiàng)技術(shù)的倡導(dǎo)者GlennDaehn將其視作繼計(jì)算機(jī)數(shù)控及添加制造（3D打油教健）后的“第三次數(shù)字制造浪潮”。機(jī)器鍛造打破了數(shù)控加工和添加制造的一些局限性徽诲，將鐵匠的熱機(jī)械變形與智能機(jī)器系統(tǒng)的高精度控制系統(tǒng)相結(jié)合刹帕。與數(shù)控加工相比，變形制造的成型技術(shù)可減少加工時(shí)的材料損失谎替；與添加制造相比偷溺，變形制造的鍛造技術(shù)可以利用類型更廣泛的金屬材料并優(yōu)化金屬的性能；此外阅权，由于采用了開式模鍛娱陈，也可用機(jī)器鍛造系統(tǒng)代替閉式模鍛和相應(yīng)模具來生產(chǎn)較大的鍛造部件（如飛機(jī)艙壁）。未來啸需，該項(xiàng)技術(shù)有望應(yīng)用于減少高強(qiáng)度的大型鋼制潛艇船體的焊縫雳誉、生產(chǎn)衛(wèi)星等空間飛行器的部件、開發(fā)傳感器內(nèi)嵌式無人駕駛運(yùn)輸器斯智、減少醫(yī)學(xué)成像設(shè)備（如磁共振成像和x射線計(jì)算機(jī)斷層成像設(shè)備）生產(chǎn)時(shí)的微粒生成等方面各祠。

變形制造變形金剛

2017年酌尔，俄亥俄州立大學(xué)一個(gè)本科生小組接受了政府資助的LIFT(未來輕量級(jí)創(chuàng)新)工程提出的25，000美元的挑戰(zhàn)渺纯，該獎(jiǎng)是由美國制造業(yè)研究所LIFT和俄亥俄州設(shè)計(jì)與制造中心共同設(shè)立的跺榆，旨在將鐵匠的古老技能與數(shù)字時(shí)代的機(jī)器人技術(shù)結(jié)合起來，擴(kuò)展材料成形能力正蹋，闡述機(jī)器鍛造的關(guān)鍵概念重蕉。

比賽的第一階段要求設(shè)計(jì)一臺(tái)機(jī)器可將粘土塑造成預(yù)定的形狀。為了更好地控制變形钧宠，他們?cè)趥鹘y(tǒng)的計(jì)算機(jī)數(shù)控銑床上增加了端部成型設(shè)備和相關(guān)軟件男窿，使之可產(chǎn)生微小的變形增量，并以此制造了一個(gè)馬蹄鐵和一個(gè)支架瑟曲，獲得第一名饮戳。該工藝可用于金屬零件的局部按需成形。

當(dāng)然测蹲，這只是一個(gè)好的開始莹捡。要將金屬加工成安全系數(shù)要求高的產(chǎn)品之前，還有很多研究和開發(fā)需要完成扣甲。

全面發(fā)展機(jī)器鍛造需要綜合技術(shù)篮赢。系統(tǒng)必須知道加工零件每個(gè)位置的材料的形狀、溫度和狀態(tài)琉挖。然后启泣，為確保結(jié)構(gòu)和性能無誤，它必須能夠控制溫度示辈。在需要的地方寥茫，用計(jì)算機(jī)控制沖壓機(jī)擠壓零件，一點(diǎn)一點(diǎn)地使零件變形矾麻。通過學(xué)習(xí)如何制造先前的零件纱耻，計(jì)算機(jī)可以決定下一步如何移動(dòng)和敲擊零件，以獲得更好的形狀和性能仁墅。

從基礎(chǔ)技術(shù)到產(chǎn)業(yè)集群

最近的一項(xiàng)研究表明刺盏，所有這些基礎(chǔ)技術(shù)都在迅速發(fā)展，最好地方法是將它們作為一種實(shí)用的制造技術(shù)迅速地融合在一起冲倡，從而發(fā)展產(chǎn)業(yè)集群锡迅。而最近幾十年來，技術(shù)集聚的案例往往出現(xiàn)在美國之外：個(gè)人電子制造業(yè)以中國深圳為中心蒸橡，而先進(jìn)的半導(dǎo)體設(shè)備則在新加坡落戶单葡。早期的產(chǎn)業(yè)集聚是偶然的，而后期的產(chǎn)業(yè)集聚通常是深思熟慮后政策決定的結(jié)果每玛。

歷史表明雳梧，產(chǎn)業(yè)集聚的發(fā)源地可獲得長期的商業(yè)利益旅雇。底特律有汽車，硅谷有計(jì)算機(jī)托逝，托萊多有玻璃制造振害，明尼阿波利斯也有醫(yī)療設(shè)備工程，而阿克倫則有聚合物工程匀油。阿克倫曾經(jīng)號(hào)稱“世界橡膠之都”，輪胎產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)勾笆，但是由于制造業(yè)工廠遷出的影響敌蚜，在20世紀(jì)80年代、90年代初陷入衰退窝爪，經(jīng)濟(jì)下滑弛车。幾十年來，當(dāng)?shù)氐陌⒖藗惔髮W(xué)不斷培養(yǎng)聚合物產(chǎn)業(yè)的科學(xué)家和工程師蒲每，大型輪胎企業(yè)建立了實(shí)驗(yàn)室和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施纷跛，提供了良好的人才培養(yǎng)模式和研究環(huán)境。

這些從大學(xué)出來的技術(shù)和人才邀杏，重新找回了這個(gè)區(qū)域的產(chǎn)業(yè)方向贫奠。先前橡膠產(chǎn)業(yè)的技術(shù)工人再就業(yè)，成為發(fā)展聚合物產(chǎn)業(yè)的勞動(dòng)力基礎(chǔ)望蜡。同時(shí)唤崭，阿克倫還建立了全球商業(yè)加速器，加速技術(shù)孵化脖律，為企業(yè)技術(shù)創(chuàng)業(yè)提供場(chǎng)所谢肾、設(shè)施和項(xiàng)目資助。憑借先前的工業(yè)基礎(chǔ)苹衰，阿克倫快速發(fā)展了合成材料的開發(fā)能力芬赢，成功轉(zhuǎn)型成全球聚合物產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。

小記

許多偉大技術(shù)誕生于美國棘爱，生產(chǎn)制造于其他地方眷幢。例如，許多智能手機(jī)的核心技術(shù)都是在美國的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的序敷，但生產(chǎn)線已經(jīng)遍布世界各地撬彭。下一波創(chuàng)新浪潮很可能會(huì)著眼于人才培養(yǎng)和工廠技能改進(jìn)。而機(jī)器鍛造赋昔，則給了美國成為領(lǐng)導(dǎo)者的機(jī)會(huì)据钱。保持這種良性循環(huán)的核心是，回到工廠亮绢、發(fā)展工廠箭谴，讓機(jī)器制造機(jī)器风居。

（中國傳動(dòng)網(wǎng)）

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