美國啟動開放制造計(jì)劃全面評估增材制造及材料

老魚@云工廠

本周末，美國國防部高級計(jì)劃研究局（DARPA）宣布推出開放制造（Open Manufacturing）計(jì)劃，該計(jì)劃的目的旨在提高對于增材制造及其它先進(jìn)制造相關(guān)的各種工藝和材料的理解。DARPA指出，為了使3D打印成為復(fù)雜軍工部件——比如飛機(jī)機(jī)翼——制造的主流技術(shù)，就需要對“基于不同屬性和性能材料的各種制造方法所產(chǎn)生的細(xì)微差別”有深入的了解。

“開放制造計(jì)劃的本質(zhì)是要收集和理解增材制造等新型生產(chǎn)理念的材料和工藝參數(shù)，這樣我們就能夠以較高的置信度快速預(yù)測成品的性能如何。”DARPA國防科學(xué)辦公室項(xiàng)目經(jīng)理Mick Maher說，“一開始新技術(shù)的可靠性和批次運(yùn)行（run-to-run）的波動總是不確定的。導(dǎo)致的結(jié)果是我們只能使用反應(yīng)遲鈍和重復(fù)的“再測法（test and retest）”來檢驗(yàn)這些材料和工藝，這種方式既昂貴又費(fèi)時(shí)，最終破壞了創(chuàng)新激勵機(jī)制。”

那么，DARPA怎么樣才能克服這些問題，并“實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制的改進(jìn)”？他們正在研究新的快速鑒定技術(shù)，并認(rèn)為這種技術(shù)有望改變企業(yè)檢驗(yàn)3D打印部件以及使用其他先進(jìn)制造方式生產(chǎn)的部件的方式。為此他們已經(jīng)成立了兩個新的生產(chǎn)示范設(shè)施（MDF）。第一個MDF位于賓州州立大學(xué)大學(xué)，專注于金屬增材制造，而另一個MDF則被安置在陸軍研究實(shí)驗(yàn)室，專注于研究復(fù)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(lǐng)域：第一種是快速低成本增材制造（RLCAM），在這一領(lǐng)域中他們主要使用基于實(shí)體的成型方法來預(yù)測直接激光金屬燒結(jié)過程中鎳基合金材料的性能；第二個領(lǐng)域則是與DARPA的另一個鈦加工（tiFAB）項(xiàng)目有關(guān)的，在那里他們將利用物理和數(shù)據(jù)模型，以確定哪些參數(shù)會對較大的增材制造結(jié)構(gòu)，比如飛機(jī)機(jī)翼等，產(chǎn)生影響。

公司無法對3D打印出來的每一個部件都進(jìn)行測試，相反，他們能做的是對某一個特定的生產(chǎn)批次中的極少數(shù)產(chǎn)品進(jìn)行測試，然后由抽樣測試的產(chǎn)品質(zhì)量代表整個生產(chǎn)批次的質(zhì)量。這就是為什么DARPA的開放式制造項(xiàng)目對于增材制造的未來如此重要的原因：因?yàn)閷τ诩夹g(shù)和材料的透徹了解能夠幫助公司節(jié)省大量的時(shí)間和金錢。據(jù)天工社了解，這些新成立的MDF生產(chǎn)設(shè)施示范的最終目標(biāo)是創(chuàng)建一個包含了各種工藝和材料屬性和參數(shù)的數(shù)據(jù)庫供企業(yè)和個人訪問并使用。

“從歷史上看，美國的軍事優(yōu)勢都是通過材料和制造領(lǐng)域的突破獲得的。”Maher，“最近，與新的制造技術(shù)相伴而生的風(fēng)險(xiǎn)影響了企業(yè)使用它的信心。通過開放制造計(jì)劃，DARPA正在通過提供知識、控制和使用新技術(shù)的信心，而為先進(jìn)制造領(lǐng)域提供支持。”

DARPA的這些舉措有可能對于3D打印技術(shù)在制造領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用推廣速度產(chǎn)生重大影響，尤其是航空航天和軍用部件的生產(chǎn)制造方面。考慮到DARPA的技術(shù)實(shí)力與影響力，3D打印技術(shù)成為主流制造技術(shù)之一的時(shí)間有可能早于我們中間很多人的預(yù)期。

寂靜天花板

天朝國防部表示壓力不大，可以加派學(xué)者考察學(xué)習(xí)

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DARPA：真實(shí)版神盾局的10個瘋狂科學(xué)計(jì)劃

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DARPA設(shè)計(jì)垂直起降（VTOL）無人貨運(yùn)飛機(jī)
洛克希德 馬丁和皮亞斯基飛機(jī)公司著手為美國國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）設(shè)計(jì)垂直起降（VTOL）無人貨運(yùn)飛機(jī)，飛行器構(gòu)型正在與該機(jī)潛在軍事用戶進(jìn)行討論。

　　DARPA該項(xiàng)目起初打算發(fā)展一種飛行吉普，可重構(gòu)嵌入式航空系統(tǒng)（ARES）驗(yàn)證機(jī)的雙涵道風(fēng)扇直徑大約8.5英尺。該車輛在升降模塊收起來后，可在單車道公路上行使。

　　洛克希德馬丁公司臭鼬工廠負(fù)責(zé)ARES項(xiàng)目。凱文 潤紹說：“在設(shè)計(jì)無人作戰(zhàn)貨運(yùn)機(jī)時(shí)，我們將有更多的設(shè)計(jì)空間‘。海軍陸戰(zhàn)隊(duì)已經(jīng)制訂貨運(yùn)無人機(jī)的白皮書，我們通過與其對話，按照其期望進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，對該機(jī)型陸軍也感興趣。”
驗(yàn)證機(jī)軟硬件組裝完畢后，預(yù)計(jì)于2015年進(jìn)行首飛，但在首飛前，需進(jìn)行大量的地面試驗(yàn)。凱文 潤紹稱“復(fù)合材料涵道是集成的，我們已經(jīng)完成第一批推進(jìn)器的模型”。軸、齒輪和連接機(jī)構(gòu)的加工正在進(jìn)行。

　　安裝在固定翼中心部分的變距風(fēng)扇由一對渦軸發(fā)動機(jī)提供動力，發(fā)動機(jī)通過組合式變速箱和軸來驅(qū)動安裝在每個傾轉(zhuǎn)涵道風(fēng)扇樞軸上的直角齒輪箱，進(jìn)而帶動變距風(fēng)扇。凱文 潤紹稱：“在裝機(jī)前，我們將在動力裝置置于起動狀態(tài)，來排除系統(tǒng)故障。現(xiàn)在驗(yàn)證機(jī)上有許多貨架產(chǎn)品。”包括：使用兩個F-16戰(zhàn)斗機(jī)的水平安定面驅(qū)動器來使連接有折疊外翼段面板的涵道繞樞軸旋轉(zhuǎn)。通過軟件使得兩個驅(qū)動器可以同步轉(zhuǎn)動。

　　談判仍然在進(jìn)行，但發(fā)動機(jī)將是貨架產(chǎn)品-900馬力級直升機(jī)渦軸發(fā)動機(jī)。每個裝有離合器來使得在單發(fā)狀態(tài)下飛行。直齒輪箱采用西科斯基CH-53的尾翼傳動系統(tǒng)“。他說：”第一版本的飛控軟件正在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行，使用的涵洞動力和控制有效性數(shù)據(jù)取自去年的風(fēng)洞試驗(yàn)[。V1.0版本是單通道，今年推出的V2.0版本將是三通道的。“驗(yàn)證機(jī)將遠(yuǎn)程遙控，使用洛馬公司F-35B的VTOL控制邏輯。飛行員將移動操作桿向左和向右分別來實(shí)現(xiàn)盤旋和變體，移動操作桿向前和后來實(shí)現(xiàn)飛行器向上和向下，移動油門來實(shí)現(xiàn)向前和向后。”

　　驗(yàn)證機(jī)由DARPA原來作為飛行/駕駛器的可拆卸式升降模塊的“變形者項(xiàng)目”支持下進(jìn)行設(shè)計(jì)，將攜帶一個貨物吊艙用于ARES演示。“”我們最初飛行將在沒有吊艙情況下進(jìn)行，來測試起飛、懸停、盤旋、回轉(zhuǎn)、變體和著路。然后在帶上吊艙重復(fù)上述過程。“”最終將帶吊艙起飛，變體向前飛，飛行、帶另一個吊艙著陸，斷開吊艙、模塊飛回“。

　　吊艙可以容納由C-130運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送的標(biāo)準(zhǔn)463L貨物托盤。”這使得ARES可以與其他運(yùn)輸方式共同使用，使其可以執(zhí)行聯(lián)邦快遞運(yùn)輸?shù)淖詈笠欢危�點(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)輸）“”遠(yuǎn)期無人駕駛的醫(yī)療撤運(yùn)將是其潛在任務(wù)。“通過雙余度作動器和三臺計(jì)算機(jī)，我們將最終使其獲得可以運(yùn)輸人員的安全性等級。”涵道風(fēng)扇節(jié)距調(diào)節(jié)是機(jī)械式的，“但我們正在尋找控制飛行器的其它方式”。

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數(shù)據(jù)積累越全面，研發(fā)效率越高