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2021年,咱们环绕国外先进制作技能范畴的最新开展意向和研讨热门,盯梢堆集构成了很多情报研讨效果。经过体系剖析鉴别和专家研判,遴选出对国防科技开展和兵器装备研宣告产具有重要影响的20条技能意向,供国防制作技能范畴相关人员参看。
2021年5月,美国IBM公司称,在芯片制程工艺上获得重大突破,开宣告全球首个2纳米芯片制作工艺,为半导体研制再立异的里程碑。这种工艺初次运用电介质阻隔技能、内部空间枯燥工艺、2纳米极紫外光刻技能等,对原有晶体管技能进行改善,完结2纳米芯片每平方毫米集成约3.33亿个晶体管,是台积电5纳米制程(每平方毫米1.73亿晶体管)的1.9倍、三星5纳米制程(每平方毫米1.27亿个晶体管)的2.6倍;比较7纳米芯片,同功率下功能进步45%,同功能下功耗下降75%。
2021年11月,DARPA建议“生物制作:地外生计、功效和可靠性”项目,运用原位资源进行地外生物制作的生物学根底立异研讨,确认太空生物制作的可行性。项目将对微生物体系怎么运用代替质料(如二氧化碳、人类废物流和月壤)完结成长和出产功能,以及工程生物体系在可变重力、银河国际辐射负荷增加等情况下怎么发挥作用进行研讨,对模仿地上环境猜测地外环境发酵功能的才能进行评价,并开发经济模型以确认生物制作作为太空制作可行办法的功效。
2021年4月,美国陆军颁发美国运用科学与技能研讨安排“无接缝车体增材制作”项目合同,方针是经过对现有增材拌和冲突堆积等技能进行晋级,开发国际最大的金属增材制作体系。新体系最大成形标准达9.144米×6.096米×3.658米,方案于2022年第四季度建成,既可用于制作战车的全体车体等大型零件,也可用于潜艇部件、机身等其他兵器体系的制作和修理。
2021年1月,美国电子磕碰公司运用英国维格斯公司的最新热塑性复合资料验证了其立异主动铺放设备功能,单向带的主动铺放速率进步至101.6米/分钟;9月,该公司又运用日本东丽公司的先进热塑性复合资料印证了设备功能。电子磕碰公司经过研制可变光斑标准激光加热体系、优化龙门台架体系结构等对现有龙门台架式主动铺丝体系进行了改善,完结了大型热塑性复合资料构件高效成型,为热塑性复合资料在大标准航空航天结构件中的运用奠定重要根底。
2021年6月,通用电气公司声称F110喷气建议机增材制作油底壳盖的工程改变提案已获得美空军同意。该提案选用增材制作的钴铬油底壳盖代替已停产的铸造铝合金油底壳盖,是首个面向金属增材制作规划和出产的军用建议机部件,并经过了军方的合格性判定,关于推动增材制作技能在大型军用建议机上的运用,进步继续确保才能,下降供应链危险具有里程碑含义。
2021年1月,DARPA宣告其“革新性规划”项目完毕,已在数学算法和规划东西方面获得突破性立异效果。首要包括:主动引荐优化规划参数的机器学习算法,加快软体机器人规划的多功能仿真库,削减仿真数量、进步仿真功率和精度的算法,以及集成了规划空间探究与优化模块、多标准资料建模与仿真模块、晶格结构规划模块的超杂乱结构高保真规划CAD东西。该项目效果可用于增材制作等新式工艺,为探究新式制作办法、发挥资料潜能、规划制作超杂乱结构等供给技能支撑。
2021年8月,英国BAE体系公司称,在美国陆军制作技能子规划支撑下,开宣告自习惯高能埋弧焊机器人灵敏制作单元。该焊接单元集成了大容量多轴定位体系、多机器人结尾履行器、柔性夹具以及传感器套件,可用于大型铝合金车体主动化焊接,代替传统手艺作业,进步焊接功率与质量。该焊接单元已成功用于自行榴弹炮、弹药补给车,以及多用途坦克车铝合金车体焊接。
2021年,洛马公司加快推动“使命驱动的数字转型”战略施行,获得多项发展。3月,运用日本电气公司人工智能技能,进步杂乱体系诊断功率。4月,推出5级“数字孪生成熟度模型”,促进数字孪生运用标准化。5月,将“星驱动”数字工程东西用于CHARLIE数字化原型机开发,对复合资料蒙皮安装进行虚拟仿真,有用进步安装质量与功率;与美空军协作树立软件工厂,为美国战略司令部开宣告产使命规划与指挥操控软件程序,创建了依据云的灵敏开发环境,将进犯规划辅佐(SAP)2.0体系交给时刻从6个月缩短到2周。10月,开发5G技能在在国防范畴中的主动化测验用例,以评价安全性,进步5G在整个生命周期的网络弹性。此外,该公司归纳运用机器人、人工智能和增强实践等技能新建4家智能工厂,将用于战机、高明声速导弹等多种兵器体系批量出产。
2021年2月,诺斯罗普·格鲁曼公司称运用数字工程快速研制“陆基战略震慑”洲际弹道导弹体系。6月,日本防卫省泄漏该国下一代战斗机F-X项目方案运用数字工程来进步规划、研制、出产和维护的质量和功率。8月,雷声技能公司称,正运用数字工程加快高明声速兵器研制进程。9月,洛克希德·马丁公司称,正运用数字工程等重建F-16出产线月,美国雷声技能公称,正将数字工程运用于美国陆军“可选载人战车”规划,经过构建具体准确的核算机模型,虚拟制作、测验和剖析战车,缩短研制周期,下降研制危险。
2021年5月,在美国水兵支撑下,爱迪生焊接研讨所研制的长途操控焊接原型体系完结演示验证。该体系充分运用了数字化、智能化和机器人技能进行实时数字化扫描、信号实时收集,以及人员动作捕捉与实时呼应,处理了恶劣环境和杂乱空间方位焊接难题,完结了工人在长途方位操控现场焊接设备进行清洁和安全焊接作业,有望推翻现有焊接形式,营建安全清洁作业环境,有用进步焊接功率并下降焊接本钱,缓解劳动力缺少。
2021年5月,美国休斯研讨实验室称,在DARPA微体系技能办公室“曲面红外成像仪焦阵列”项目赞助下,运用投影微立体光刻技能突破了集成微电子器材封装的标准和细节约束。休斯研讨实验室开发了聚合物转化陶瓷3D打印工艺,选用低粘度陶瓷前驱体树脂和超高分辨率、高通量投影显微立体光刻3D打印机打印了长径比大于200:1的直孔和弯孔阵列,以及包括杂乱通路的分辨率为2微米的通孔,之后将其金属化,以衔接不同的器材和集成电路,克服了传统化学蚀刻等半导体加工办法仅能制作直通孔的极限。
2021年7月,美国先进机器人制作立异组织宣告,由其赞助、洛克希德·马丁公司牵头开发的依据商用现成硬件的移动式自主涂装体系成功经过多场景运用演示验证。该体系选用移动机器人基座,带有工业机械臂,可以对大型飞机部件进行准确涂覆,不需要从头编程或装备高本钱夹具、静态涂覆设备,完结初次合格率进步50%,固定设备本钱下降80%以上。该体系涂覆效果与专业涂装机器人适当,但通用性更强,适用于多种渠道,已引起华纳罗宾斯空军后勤中心、水兵水下作战中心等20余个美空军、水兵修理确保部分的高度重视。
2021年11月,俄罗斯ROSTEC网站发表,俄罗斯联合建议机公司选用数字规划和增材制作技能成功完结M90FR型燃气轮机自主研制制作,处理该型建议机依靠乌克兰进口的问题。该型建议机中有超越140个部件选用增材制作制成,将用于“戈洛夫科水兵上将”号护卫舰。现在该公司已开宣告3种不同类型建议机,装备了最新操控和监测东西,与乌克兰出产的建议机比较具有更高的可靠性和经济性,可满意俄水兵一切舰艇燃气轮机出产需求。后续还将树立该建议机的数字孪生体系用于虚拟测验。
14.美国推出高明声速导弹主动化喷涂机器人出产线月,美国Aerobotix公司开宣告适用于下一代高明声速导弹的机器人安装线,首要完结杂乱导弹部件的扫描、打磨、喷涂、丈量等作业。该安装线中,首要选用高保真结构扫描仪记载每个部件的制作标准数据,并依据该数据主动生成部件的打磨途径,由打磨机器人履行打磨作业以完结最佳的涂层附着力;然后由一个防爆喷涂机器人喷涂数十层明特克公司的FIREX RX-2390抗烧蚀涂层(精度可达千分之一英寸),机器人运用非触摸式丈量东西记载湿涂层厚度,以确保涂层在公役范围内,满意对高明声速导弹至关重要的热防护和空气动力学一起性要求,维护其结构免受高明声速飞翔的极点温度影响。
2021年9月,美国太平洋西北国家实验室宣告开宣告轻质镁合金“旋转锤铆接”工艺。该工艺运用类似于拌和头的高速旋转东西“锤子”,经过冲突和塑性变形发生热量,使镁合金变软,再施加压力然后制成铆钉头,一起拌和铆钉头底面,使其与金属板进行冶金结合。新工艺无需对镁合金铆钉进行预热即可进行铆接,处理了AZ31镁合金无法在室温下直接进行铆接的问题。新工艺还适用于飞机上的2024铝合金铆钉室温下铆接,比较传统工艺无需进行退火软化热处理,使得单个铆钉铆接时刻从1-3秒下降到0.23秒。
2021年11月,英国巴斯大学牵头研讨用于航空航天产品智能加工的新一代高精度低本钱刀具传感器。现在多达4%航空航天制作本钱用于前期替换切削刀具,刀具寿数只要50~80%得到有用运用。飞机起落架等大型部件的加工本钱随精度进步呈指数增加,而现有嵌入传感器的刀具缺少杂乱数据剖析与决议方案才能,且高精度传感器因为标准和本钱约束还处于实验室研讨阶段。该智能传感器有望在不影响本钱的情况下进步加工质量,并有助于处理现在3D打印杂乱构件精细加工所需细长刀具的加工质量和寿数问题。
2021年4月,美国国防部与轻量化制作立异组织一起建议高明声速挑战赛,针对高明声速飞翔资料科学和制作工艺,环绕“建模仿真、集成核算资料工程东西开发”“确保出产质量的先进制作办法”“高明声速相关的高温复合资料及其质料的先进出产办法”三大主题进行项目搜集。12月,国防部将高明声速挑战赛首个项目颁发美国ATC复合资料公司,探究研讨用于高明声速射频资料的近净成形制作。复合资料先进制作项目将处理高明声速飞翔器滑翔体、前缘、操控面和鼻尖部件等高温复合资料及其质料的代替出产办法,比较传统劳动密集型的减材制作,可进步产值、可靠性和经济可接受性。
为大力推动增材制作在国防范畴的广泛运用,强化国防工业根底,进步确保才能,美国国防部继续加强相关战略、方针指引。2021年1月,美国国防部发布首份《国防部增材制作战略》,旨在为增材制作技能研制与搬运供给一套同享的辅导准则和结构,支撑国防部、各兵种及国防组织的现代化,并进步作战人员战备水平。该战略由美国国防组织、各兵种协作拟定,环绕国防部运用增材制作的愿景,提出五大战略方针,并清晰要点开展方向。6月,美国国防部发布国防部指示5000.93—《增材制作在国防部的运用》,针对增材制作在国防部的施行和运用拟定方针、清晰责任、编制规程与攻略。
2021年10月,日本大阪、同步辐射研讨所和东京大学协作,开宣告一金属有机结构资料(MOF)薄膜制备新工艺,在水-有机溶液界面上制备出具有三维纳米结构的MOF资料,为在传感器、储能设备等范畴运用奠定根底。研讨人员在含有金属离子的水溶液表面上散布含有有机配位体的溶液,两者一经触摸便依照六边形的办法衔接,约1小时后在水和有机溶液界面处构成纳米级薄膜;反响完结后再运用两个隔板将纳米薄膜压缩成愈加细密和接连的状况。经证明,所制备的薄膜具有高度安排化三维纳米结构且厚度均匀,确保了杰出导电性,处理了传统办法制备的MOF资料导电性较差约束其实践运用的难题。
2021年11月,在美国国家科学基金会先进制作技能方案支撑下,美国耶鲁大学和康涅狄格大学协作经过深入研讨热机械纳米成型技能的内涵机制,并运用对热机械纳米成型机制的调控完结了异质微纳结构的可操控作。热机械纳米成型经过向资料施加压力和温度将其驱动到具有纳米图画的模具中然后成型纳米结构,研讨人员经过猜测分散和位错滑移完结对这一进程的调控,制作出直径低至5纳米的超细纳米线,还演示验证了经过选用热机械纳米成型工艺调理纳米线上元素散布,然后完结多功能纳米结构的可能性。该项研讨效果可用于光电探测器、场效应晶体管、发光二极管等纳米器材。