美国启动开放制造计划全面评估增材制造及材料

老鱼@云工厂

本周末，美国国防部高级计划研究局（DARPA）宣布推出开放制造（Open Manufacturing）计划，该计划的目的旨在提高对于增材制造及其它先进制造相关的各种工艺和材料的理解。DARPA指出，为了使3D打印成为复杂军工部件——比如飞机机翼——制造的主流技术，就需要对“基于不同属性和性能材料的各种制造方法所产生的细微差别”有深入的了解。

“开放制造计划的本质是要收集和理解增材制造等新型生产理念的材料和工艺参数，这样我们就能够以较高的置信度快速预测成品的性能如何。”DARPA国防科学办公室项目经理Mick Maher说，“一开始新技术的可靠性和批次运行（run-to-run）的波动总是不确定的。导致的结果是我们只能使用反应迟钝和重复的“再测法（test and retest）”来检验这些材料和工艺，这种方式既昂贵又费时，最终破坏了创新激励机制。”

那么，DARPA怎么样才能克服这些问题，并“实现生产控制的改进”？他们正在研究新的快速鉴定技术，并认为这种技术有望改变企业检验3D打印部件以及使用其他先进制造方式生产的部件的方式。为此他们已经成立了两个新的生产示范设施（MDF）。第一个MDF位于宾州州立大学大学，专注于金属增材制造，而另一个MDF则被安置在陆军研究实验室，专注于研究复合材料。

目前，位于宾州的MDF将研究资源集中在两个主要的领域：第一种是快速低成本增材制造（RLCAM），在这一领域中他们主要使用基于实体的成型方法来预测直接激光金属烧结过程中镍基合金材料的性能；第二个领域则是与DARPA的另一个钛加工（tiFAB）项目有关的，在那里他们将利用物理和数据模型，以确定哪些参数会对较大的增材制造结构，比如飞机机翼等，产生影响。

公司无法对3D打印出来的每一个部件都进行测试，相反，他们能做的是对某一个特定的生产批次中的极少数产品进行测试，然后由抽样测试的产品质量代表整个生产批次的质量。这就是为什么DARPA的开放式制造项目对于增材制造的未来如此重要的原因：因为对于技术和材料的透彻了解能够帮助公司节省大量的时间和金钱。据天工社了解，这些新成立的MDF生产设施示范的最终目标是创建一个包含了各种工艺和材料属性和参数的数据库供企业和个人访问并使用。

“从历史上看，美国的军事优势都是通过材料和制造领域的突破获得的。”Maher，“最近，与新的制造技术相伴而生的风险影响了企业使用它的信心。通过开放制造计划，DARPA正在通过提供知识、控制和使用新技术的信心，而为先进制造领域提供支持。”

DARPA的这些举措有可能对于3D打印技术在制造领域内的应用推广速度产生重大影响，尤其是航空航天和军用部件的生产制造方面。考虑到DARPA的技术实力与影响力，3D打印技术成为主流制造技术之一的时间有可能早于我们中间很多人的预期。

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天朝国防部表示压力不大，可以加派学者考察学习

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DARPA：真实版神盾局的10个疯狂科学计划

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DARPA设计垂直起降（VTOL）无人货运飞机
洛克希德 马丁和皮亚斯基飞机公司着手为美国国防高级研究计划局（DARPA）设计垂直起降（VTOL）无人货运飞机，飞行器构型正在与该机潜在军事用户进行讨论。

　　DARPA该项目起初打算发展一种飞行吉普，可重构嵌入式航空系统（ARES）验证机的双涵道风扇直径大约8.5英尺。该车辆在升降模块收起来后，可在单车道公路上行使。

　　洛克希德马丁公司臭鼬工厂负责ARES项目。凯文 润绍说：“在设计无人作战货运机时，我们将有更多的设计空间‘。海军陆战队已经制订货运无人机的白皮书，我们通过与其对话，按照其期望进行设计。目前，对该机型陆军也感兴趣。”
验证机软硬件组装完毕后，预计于2015年进行首飞，但在首飞前，需进行大量的地面试验。凯文 润绍称“复合材料涵道是集成的，我们已经完成第一批推进器的模型”。轴、齿轮和连接机构的加工正在进行。

　　安装在固定翼中心部分的变距风扇由一对涡轴发动机提供动力，发动机通过组合式变速箱和轴来驱动安装在每个倾转涵道风扇枢轴上的直角齿轮箱，进而带动变距风扇。凯文 润绍称：“在装机前，我们将在动力装置置于起动状态，来排除系统故障。现在验证机上有许多货架产品。”包括：使用两个F-16战斗机的水平安定面驱动器来使连接有折叠外翼段面板的涵道绕枢轴旋转。通过软件使得两个驱动器可以同步转动。

　　谈判仍然在进行，但发动机将是货架产品-900马力级直升机涡轴发动机。每个装有离合器来使得在单发状态下飞行。直齿轮箱采用西科斯基CH-53的尾翼传动系统“。他说：”第一版本的飞控软件正在实验室运行，使用的涵洞动力和控制有效性数据取自去年的风洞试验[。V1.0版本是单通道，今年推出的V2.0版本将是三通道的。“验证机将远程遥控，使用洛马公司F-35B的VTOL控制逻辑。飞行员将移动操作杆向左和向右分别来实现盘旋和变体，移动操作杆向前和后来实现飞行器向上和向下，移动油门来实现向前和向后。”

　　验证机由DARPA原来作为飞行/驾驶器的可拆卸式升降模块的“变形者项目”支持下进行设计，将携带一个货物吊舱用于ARES演示。“”我们最初飞行将在没有吊舱情况下进行，来测试起飞、悬停、盘旋、回转、变体和着路。然后在带上吊舱重复上述过程。“”最终将带吊舱起飞，变体向前飞，飞行、带另一个吊舱着陆，断开吊舱、模块飞回“。

　　吊舱可以容纳由C-130运输机运送的标准463L货物托盘。”这使得ARES可以与其他运输方式共同使用，使其可以执行联邦快递运输的最后一段（点对点运输）“”远期无人驾驶的医疗撤运将是其潜在任务。“通过双余度作动器和三台计算机，我们将最终使其获得可以运输人员的安全性等级。”涵道风扇节距调节是机械式的，“但我们正在寻找控制飞行器的其它方式”。

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