2015年在百忙之中圓滿落幕。回顧這一年各國的科技發展,各國都貢獻了自己的好成績。縱觀這些成就,機器人和3D打印成為2015年許多國家的香餑餑。我們來看看2015年各國在科技方面取得了哪些成就和貢獻。
美國
3D打印技術突飛猛進;光電制造技術的突破;其他制造技術,如新的柔性薄膜顯示屏,也取得了成功。
2015年3D打印技術發展迅速,各種產品被打印出來。
印刷技術:硅谷的創新公司開發了一種全新的“連續液體界面生產工藝”。通過操縱光線和氧氣,將液體介質中的物體融合在一起,構建出物體的3D模型,不僅可以將3D打印速度提高25到100倍,還可以創造出其他方法無法獲得的結構。普渡大學的研究人員利用噴墨打印技術制造液態合金設備,可以打印在所有彈性材料和纖維上使用的柔性可延伸導體。密歇根理工大學通過在“生物墨水”中加入石墨烯,開發出一種打印出人造神經組織的小型裝置;哈佛大學開發了一種新型多材料打印頭,可以混合打印濃縮的、粘彈性的“墨水”材料,不僅可以控制幾何形狀, 而且在操作過程中改變材料成分。麻省理工學院開發了一種新型3D打印機,名為“多制造系統”,可以一次使用10種不同的材料,打印分辨率達到40微米。該校還通過3D打印技術制造出了精致且更加多功能的玻璃。
三維打印
印刷產品:FDA首次批準美國Aprecia制藥公司。公司利用3D打印技術制造癲癇藥物(SPRITAM),個性化定制。藥物邁出了重要的一步;通用電氣公司3D打印出一個可以點火的小型噴氣發動機,長30厘米,高20厘米,注油試驗時轉速可達每分鐘33000轉;海倫·德沃斯兒童醫院首次成功地將兩種常見的成像技術(CT和3D經食管超聲心動圖)結合起來,打印出更精確的3D心臟模型。加州大學圣地亞哥分校通過使用新的3D打印技術,開發出了一種可以在液體中游泳的微型機器人,并具有多種用途。一名機械工程專業的學生,利用3D打印技術,成功設計制造了世界上第一把自動裝彈的3D打印左輪手槍。
光電制造技術:美國科學家利用迄今最薄的鎢基半導體(只有三個原子厚)作為發光“增益材料”,制造新型納米激光器;伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校通過結合3D全息光刻和2D光刻技術,制造出了一種適用于大規模集成電路的高性能3D微電池(只有指尖大小)。斯坦福大學首次通過拉伸二硫化鉬的晶格拉出了能隙可變的半導體,為制造高性能傳感器和太陽能電池奠定了基礎。IBM開發了第一個測試芯片,制造工藝為7納米,只有頭發的萬分之一粗細,計算能力是目前最強芯片的4倍, 突破半導體產業的瓶頸。美國科學家將石墨烯和氮化硼納米管結合在一起,開發出一種全新的混合數字開關,可以作為電子產品中控制電流的基本元件。
此外,美國科學家還研制出世界上第一個全彩色柔性薄膜反射顯示屏,通過外加電壓改變自身顏色,無需光源,而是反射周圍環境光供其使用;波音公司2012年提出的飛機激光推進系統專利于2015年7月獲得批準。這項技術可以在放射性燃料上點燃高能激光,或者可以用來推進火箭、導彈和宇宙飛船。
英國國家
3D打印出無人機;自進化機器人系統問世;由3D打印零件制成的空客發動機測試成功。
鄭煥斌7月,英國皇家海軍在“默西”號(HMS Mersey)上測試了一架由3D打印技術制造的無人機(Sulsa)。無人機用3米長的彈射器發射,然后按照預定的飛行路線飛行5分鐘后安全著陸。Sulsa翼展1.5米,由螺旋槳驅動。它的四個主要部分由3D打印機制成。
無人機飛行試驗
8月,劍橋大學和瑞士科學家共同開發了一個可以自我進化并不斷提高性能的機器人系統。它的最終目標是開發能適應周圍環境的機器人,未來可能應用于汽車制造或農業。同月,“英國機器人與自動控制系統網絡”成立,從整體上規劃機器人領域的學術和科研核心資源,促進機構和科研。機構與企業合作,加速前沿技術的實際應用。此外,英國政府還表示將加大力度,通過多種形式為從事機器人研發的中小企業提供資金和政策支持,資助創建與機器人相關的學術研究中心、人才培訓中心和開發設施。
10月,英國梅迪謝夫公司研發出3D打印磁性血液過濾器,可在4小時內消滅90%的瘧疾感染細胞,被譽為“革命性的瘧疾治療設備”。
10月,愛丁堡的赫瑞瓦特大學在3D干細胞打印領域取得了新的突破,這項成果可能有助于醫生根據患者自身的特點進行定制。藥物新的藥物輸送方案也將導致對醫學動物試驗需求的減少。
十一月,咯咯公司——由3D打印部件制成的最新超級動力空客發動機特倫特·XWB-97成功完成首次飛行測試。
法國
社會人工智能與機器人的結合進入了新的發展階段;3D打印技術取得突破,制造出第一臺來自歐洲的3D空間打印機。
李宏策的先進制造技術是法國2015年提出的“未來工業”戰略的核心內容。法國目前致力于發展機器人、人工智能和3D打印等智能制造技術。
由法國Aried巴蘭機器人。公司機器人Pepper可以通過面部表情、語言和身體姿勢識別情緒,并做出適當的反應。這標志著社會人工智能與機器人的結合進入了一個新的發展階段。
法國歐萊雅宣布與芝加哥啟動生物打印。公司Organovo聯合開發了呼吸3D打印活體皮膚,可用于測試產品的毒性和效用。
法國巴黎第六大學研發出一種小型機器人,可以在受損后自我修復,未來可以用來制造救災機器人,讓它們在惡劣環境下工作。
法國特雷茲·倫亞航空航天公司公司正在建造的兩顆遠距離通信衛星使用了歐洲最大的3D打印航天器部件。遙測指令天線的支撐結構由鋁合金制成,尺寸約為45cm× 40cm× 21cm。它由“粉末床增材制造”工藝和歐洲最大的激光束熔化設備制成。此外,法國和意大利聯合研發的“便攜式機載3D打印機(POP3D)”于12月6日被送往國際空間站,這也是第一臺來自歐洲的3D太空打印機。
德國
建立新型工業4.0合作平臺,研發新一代機器人,3D打印人造血管。
顧剛2015年,德國聯邦教研部大力支持中小企業參與“工業4.0”項目,教研部投入2500元。
1萬歐元幫助建立新的工業4.0合作平臺,從原來的幾個行業協會到政府、行業協會、研究。機構并加強“工業4.0”戰略的實施。
德國馬克斯·普朗克智能系統研究所開發了兩款新一代機器人“阿波羅”和“雅典娜”。這些機器人頭上裝有攝像頭和傳感器,可以掃描周圍的環境,反應速度相當快,每毫秒都能做出反應。它可以像人類一樣具有自我學習、自我適應環境的功能,未來可以在很多復雜的環境中代替人類工作。
德國弗勞恩霍夫研究所利用3D打印技術成功制造出人造血管。他們采用噴墨打印與立體光刻相結合的方法,解決了打印厚度僅為20微米的多孔多分支人造血管的關鍵技術。這一技術突破有望在皮膚創傷愈合、人工皮膚重建、人工器官等醫學領域得到廣泛應用。
俄羅斯
機器人產業得到了重視,取得了長足的進步;開發了航空工業零件的3D制造技術。
奇克威俄羅斯濱海邊疆區機器人產業集群聚集了特蒂斯集團、海洋儀器康采恩、海洋水下武器-液壓儀器康采恩等20多家俄羅斯企業,依托100多家生產、科研單位。新開發的“Kalvesin-1R”機器人可以下潛到6000米的深度,可以在北極海底的低溫環境下工作。
俄羅斯聯合儀器制造公司公司URP-01G履帶式通用戰斗機器人平臺正在研制中,其有效載荷為2噸,控制系統和尺寸與原來一樣。該平臺采用模塊化設計,在此基礎上可以生產多種機器人,如打擊偵察、安全巡邏、掃雷、輻射和化學偵察、消防等。
俄羅斯薩馬拉國立航空航天大學的科學家在實驗室開發出一種航空工業零件的3D制造技術,利用金屬粉末在特制的3D打印機上“烘焙”得到相應的零件,并成功利用這種技術制造出渦輪、燃燒室等飛機關鍵部件。
工業機器人
加拿大
建造下一個代生生物傳感器通用技術;開發新的石墨烯傳感器;3D打印設備獲得國際設計大獎。
在馮衛東的一月,它被加入建造下一個。代生生物傳感器的一般技術可以將生化過程轉化為更容易觀察到的顏色變化。這種新工具可以幫助科學家解決從細胞生物學的基本機制到精神疾病的根本原因的問題,甚至開發新的療法。
6月,一個由加拿大研究人員組成的國際團隊開發了一種新的石墨烯傳感器。該生物傳感器不僅對檢測霍亂毒素具有非常高的靈敏度,而且還可以對癌癥和其他傳染病提供早期診斷。
11月,滑鐵盧大學的畢業生利用眾籌設計3D打印設備,成為第一個獲得2015年國際詹姆斯·戴森設計獎的加拿大人。新設備Voltera V-1可以在幾分鐘內打印出原型電路板,生產成本不到2000美元。
里本
開發新型對話機器人,使機器人進一步擬人化;生產和銷售3D打印的人造骨骼。
金戈是制造業大國,但在人工智能和智能制造方面的優勢并不明顯,市場擴張迅速。2015年日本在這一領域的成果多為改進和完善,鮮有突破性成果。
工業技術研究所及相關公司研究人員開發了一種新的機器人感知系統,可以讓機器人根據音樂的節奏自動編舞和跳舞。
大阪大學及相關制造業公司研究人員共同開發了一種新型的社交對話機器人。機器人可以像人一樣看著物體,并對對方說話的節奏做出反應。這讓機器人的擬人化更進了一步。
下一個21公司與歐洲公司合作開始在歐盟國家銷售3D打印人造骨骼。這個3D打印的骨架價格它很便宜,并且具有與患者自身骨骼快速愈合的優點,因為它不需要熱處理。
大阪大學、京都大學和國際電氣通信基礎技術研究所共同開發了可以與人類自然對話的人形機器人。該機器人具有與人類外貌相似度高、聲音識別度高的優點。
韓國
加強對機器人產業的投資,宣布發展精密制造機器人;已經開發出可以治療癌癥的納米機器人和由濕度變化驅動的微型機器人。
閆學2015年,韓國不斷加大在機器人領域的投資,試圖以機器人產業推動韓國智能制造業的振興。
今年1月,韓國全南大學細菌機器人研究所開發了世界上第一個可治療癌癥的”。體內博士”——納米機器人。機器人由有機體、細菌和微生物組成藥物可用于診斷和治療高危癌癥,如結直腸癌、乳腺癌、胃癌和肝癌。
10月,韓國政府宣布將與三星電子聯合開發精密制造機器人,為國內制造業提供援助。這些機器人將用于生產要求高精度的產品,如手機和消費電子產品。
11月,受植物緩慢移動的啟發,韓國首爾國立大學開發了一種由濕度變化驅動、無需電池的微型機器人。這種機器人可以執行消毒傷口、消除皮膚皺紋、促進皮膚組織新陳代謝等任務。