21世纪对制造技术提出了哪些挑战(3)

当今世界各国的竞争,主要是先进制造技术的竞争。美国现在正推行以微电子带动的第三次产业革命,重点就是发展先进制造技术。世界各国都在致力于设计技术的现代化,加工制造的精密化、快速化,自动化技术的柔性化、智能化,整个制造过程的网络化、全球化、绿色化

导致了微纳制造技术的出现，也促使了微机器向系统化方向发展，并形成了有广阔发展前景的微系统(Micro- Systems)。

微系统作为一个独立的智能系统，主要由微驱动器、微传感器、微执行器、微处理器和微能源等基础要素组成。它可分成几个独立的功能单元：输入物理信号，通过传感器转换为电信号，经过信号处理(模拟的或数字的)，通过执行器与外界作用，每一个微系统就可采用数字或模拟信号(电、光、磁等物理量)与其他微系统进行通信。由于它体积小、重量轻、耗能低、性能稳定；有利于大量生产，降低生产成本；惯性小、谐振频率高、响应时间短；集约高科技成果，附加值高，其应用领域相当广泛：

(1)在生物医疗中，其应用具体有以下几方面：定向药物投放系统、低损伤手术用微型机器人、手术用内窥镜及钳子和微小分散型人工脏器。例如：进行视网膜开刀时，大夫可将遥控机器人放入眼球内，在眼球运动条件下进行高难度手术。另外，临床分析化验和基因分析遗传诊断所需要的各种微泵、微阀、微摄子、微沟槽、微器皿和微流量计都可用MEMS技术制造。

(2)在宇航中，已可用全集成气相色谱微系统散布在广漠的太空中，进行星际物质和生命起源的探测。将特制微机器人送到某星球上，在星球上飞行，所载摄像系统即能协助轨道器画出星球的地形地貌图。

(3)在工业领域，可用微机器人去清除锈蚀，检查和维修高压容器的焊缝。现在日本Seiko公司已经研制出的“Yamakoski Ichro”行走机器人，外形微小，只有8.6mm x 9.3mm x

7.2mm，但却可在狭小的空间内，细小的管道内行走、作业和维修，用途广泛。

(4)在环境科学方面，利用MEMS制造的由化学传感器、生物传感器和数据处理系统组成的微型测量和分析设备，用来检测气体和液体的化学成分，检测核生物、化学物质及有毒物品，有体积小、价格低、功耗小、便于携带等优点。微机电系统电子鼻的形状类似人和动物的鼻子，能探测和识别各种气味。

2.3 低温快速原型制造技术

快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing,RPM)技术是20世纪80年代末发展起来的一种集CAD/CAM、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术及激光技术等于一体的先进制造技术，实现了从零件设计到三维实体原型制造的一体化。

在RP技术中，传统的几种成形工艺大多以激光作为能源，而激光系统(包括激光器、冷却器、电源和外光路)的价格及维护费用昂贵，致使成型件的成本较高。另外，在成形过程中，这些工艺有一定的粉尘、有毒化学气体甚至是激光或液态聚合物的泄露等而不符合绿色制造发展趋势。如果对RP技术采用低温，即低温快速成形(LT-RP, Low

Temperature-Rapid Prototyping)技术，则可以解决这些问题。随着对更低制作成本的追求，低温冰型快速成形工艺发展非常快，同时发展出不同的低温转换工艺：