21世纪对制造技术提出了哪些挑战(4)

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

(1)由清华大学激光快速成形中心首先提出了低温冰型快速成形(IRP，Ice Rapid

Prototyping)工艺。以水或溶液作为成形材料，在数字信号控制下，水或溶液的微滴通过按需喷射，在低温环境中迅速凝固，逐层粘结、堆积，最后获得冰型。这种新工艺基于喷射而非激光，并采用水作为原材料，整个成形过程及成品均实现了节能减耗、绿色无污染，应用前景广阔。例如，将IRP原型与低温熔模铸造或其它特种铸造工艺相结合制造金属件，是一种新的工艺路线。

(2)由于只有在低温下，生物材料和细胞才可能保持其生物活性，因此开发低温下多喷头复合数字喷射技术，将多种材料(不同物理、化学和生物学性能的材料) 和细胞通过微量喷头，定量、实时、无流涎地根据计算机指令所规划的路径精确堆积成形，对生物制造具有决定性的意义。

以生物材料和细胞作为成形材料，采用不同LT-RP工艺，可以获得骨组织工程支架，并且可以推广到具有复杂生物功能的组织工程支架的直接成形，甚至应用于细胞三维直接组装。这也是一种应用于医学领域的新颖的绿色制造。

2.4 生物制造

21世纪是生命科学的世纪，随着纳米制造技术、材料科学等新技术的不断发展，机械科学和生命科学正在深度融合，先进制造技术的一个重要方向—生物制造技术正在形成。

制造过程、制造系统和生命过程、生命系统在许多方面有相似之处，生命系统和现代制造系统都有自组织性、协调性、应变性和柔性等特点。在生命科学的基础研究成果中选取富含对工程技术有启发的内容，并将这些研究成果同制造科学结合起来，可以建立新的制造模式，开发出新的加工工艺。日本三重大学和冈山大学率先开展了生物技术用于工程材料加工的研究，并初步证实了微生物加工金属材料的可行性。例如，氧化亚铁硫杆菌T一9菌株可以去除纯铜、纯铁和铜镍合金等材料。由于氧化亚铁硫杆菌T-9菌株是中温、好氧、嗜酸、专性无机化能自养菌，可以将亚铁离子氧化成高铁离子以及将其它低价无机硫化物氧化成硫酸和硫酸盐，可掩膜控制去除区域，达到去除的目的。目前，这方面的进展还只限于实验室的原理探索，只采用了少数种类的微生物对少数金属进行了试验，对零部件的实际应用尚在探索之中。另外，还可以开发自生长成形工艺，即在制造过程中模仿生物外形结构的生长过程，使零件结构最外层各处开头随其应力值与理想状态的差距作自适应伸缩直到满意状态为止。

3 AMT发展趋势

随着全球经济竞争的不断激烈化，AMT的发展在柔性化、自动化、敏捷化、虚拟化等基础上，趋向以下几个发展方向：

(1)网络化