美國啟動開放制造計劃全面評估增材制造及材料

老魚@云工廠

本周末,，美國國防部高級計劃研究局（DARPA）宣布推出開放制造（Open Manufacturing）計劃,，該計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——比如飛機機翼——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)辦公室項目經(jīng)理Mick Maher說,，“一開始新技術(shù)的可靠性和批次運行（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）”來檢驗這些材料和工藝，這種方式既昂貴又費時,，最終破壞了創(chuàng)新激勵機制,。”

那么,，DARPA怎么樣才能克服這些問題,，并“實現(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驗室,，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)，比如飛機機翼等,，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的開放式制造項目對于增材制造的未來如此重要的原因：因為對于技術(shù)和材料的透徹了解能夠幫助公司節(jié)省大量的時間和金錢,。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�,！盡aher,，“最近，與新的制造技術(shù)相伴而生的風(fēng)險影響了企業(yè)使用它的信心,。通過開放制造計劃,，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)實力與影響力,，3D打印技術(shù)成為主流制造技術(shù)之一的時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：真實版神盾局的10個瘋狂科學(xué)計劃

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

　　DARPA該項目起初打算發(fā)展一種飛行吉普，可重構(gòu)嵌入式航空系統(tǒng)（ARES）驗證機的雙涵道風(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項目,。凱文 潤紹說：“在設(shè)計無人作戰(zhàn)貨運機時,，我們將有更多的設(shè)計空間‘。海軍陸戰(zhàn)隊已經(jīng)制訂貨運無人機的白皮書,，我們通過與其對話,，按照其期望進(jìn)行設(shè)計。目前,，對該機型陸軍也感興趣,。”
驗證機軟硬件組裝完畢后,，預(yù)計于2015年進(jìn)行首飛,，但在首飛前，需進(jìn)行大量的地面試驗,。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)動機提供動力，發(fā)動機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：“在裝機前,，我們將在動力裝置置于起動狀態(tài)，來排除系統(tǒng)故障�,，F(xiàn)在驗證機上有許多貨架產(chǎn)品,。”包括：使用兩個F-16戰(zhàn)斗機的水平安定面驅(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)動機將是貨架產(chǎn)品-900馬力級直升機渦軸發(fā)動機,。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驗室運行,，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[,。V1.0版本是單通道，今年推出的V2.0版本將是三通道的,�,！膀炞C機將遠(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現(xiàn)盤旋和變體,，移動操作桿向前和后來實現(xiàn)飛行器向上和向下，移動油門來實現(xiàn)向前和向后,�,！�

　　驗證機由DARPA原來作為飛行/駕駛器的可拆卸式升降模塊的“變形者項目”支持下進(jìn)行設(shè)計，將攜帶一個貨物吊艙用于ARES演示,�,！啊蔽覀冏畛躏w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,�,！啊弊罱K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運輸機運送的標(biāo)準(zhǔn)463L貨物托盤,。”這使得ARES可以與其他運輸方式共同使用,，使其可以執(zhí)行聯(lián)邦快遞運輸?shù)淖詈笠欢危�點對點運輸）“”遠(yuǎn)期無人駕駛的醫(yī)療撤運將是其潛在任務(wù),。“通過雙余度作動器和三臺計算機,，我們將最終使其獲得可以運輸人員的安全性等級,。”涵道風(fēng)扇節(jié)距調(diào)節(jié)是機械式的,，“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