4.價(jià)值鏈子版塊

 

　　價(jià)值鏈子版塊的技術(shù)路線(xiàn)圖(見(jiàn)圖6)旨在對(duì)于進(jìn)入市場(chǎng)的3D打印制造產(chǎn)品，階梯式的改善端到端價(jià)值鏈的成本和時(shí)間，以此推動(dòng)先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步。當(dāng)前3D打印技術(shù)的開(kāi)發(fā)工作只是針對(duì)于價(jià)值鏈中和產(chǎn)品生命周期中的單個(gè)元素，并且采用分段的開(kāi)發(fā)方式，沒(méi)有運(yùn)用一種整體的、系統(tǒng)集成的方法來(lái)降低成本、縮短周期。因此，需要開(kāi)發(fā)一系列使能技術(shù)，更好地將3D打印制造的價(jià)值鏈和產(chǎn)品生命周期中的所有元素集成到一起。而且，要認(rèn)識(shí)到隨著更復(fù)雜的三維梯度材料和多材料部件的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和檢測(cè)將會(huì)成為新的瓶頸。因此，該領(lǐng)域的重點(diǎn)將是面向整個(gè)生命周期和價(jià)值鏈，開(kāi)發(fā)和集成高性?xún)r(jià)比的3D打印制造技術(shù)，降低3D打印制造零件的總成本，縮短上市時(shí)間。將開(kāi)發(fā)快速檢測(cè)/認(rèn)證方法，以及從全盤(pán)角度，關(guān)注橫跨整個(gè)產(chǎn)品“搖籃到搖籃”全生命周期的集成技術(shù)，這將包括材料和產(chǎn)品的回收再利用。此外，這一版塊已經(jīng)在國(guó)防部的“制造技術(shù)(ManTech)”計(jì)劃先進(jìn)制造企業(yè)(AME)投資科目中，被確認(rèn)為構(gòu)建單一的、集成的數(shù)字線(xiàn)的首要關(guān)注點(diǎn)。以幫助確定所需的勞動(dòng)技能和使能手段，明確新型和創(chuàng)新快速設(shè)計(jì)及檢測(cè)技術(shù)的需求，例如提高生產(chǎn)率的設(shè)計(jì)助手和App應(yīng)用程序。

 

　　具體的技術(shù)路線(xiàn)圖分為6個(gè)子方向，分別為先進(jìn)感知和探測(cè)方法、數(shù)字線(xiàn)集成、智能裝備控制方法、快速檢測(cè)技術(shù)、修復(fù)技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)/圖表/協(xié)議。相關(guān)影響的分析指標(biāo)包括工藝成本、原材料成本、質(zhì)量控制成本、工人生產(chǎn)率成本以及能效成本。

圖6.美國(guó)3D打印價(jià)值鏈版塊技術(shù)路線(xiàn)圖

 

　　5.基因組子版塊

 

　　基因組子版塊的技術(shù)路線(xiàn)圖(見(jiàn)圖7)旨在階梯式的大幅度降低3D打印設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和新材料認(rèn)證的成本和時(shí)間，以此推動(dòng)先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步。當(dāng)前的材料開(kāi)發(fā)、表征與合格鑒定方法大都是基于經(jīng)驗(yàn)和按屬性線(xiàn)性進(jìn)行。這樣就造成開(kāi)發(fā)和鑒定新的3D打印材料與工藝需要一定的成本、時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)，阻礙了大規(guī)模的技術(shù)推廣與植入。因此，需要開(kāi)發(fā)新的基于計(jì)算的范本，以材料基因組的方式，進(jìn)行產(chǎn)品和工藝的并行開(kāi)發(fā)，從根本上促進(jìn)新材料的發(fā)現(xiàn)、開(kāi)發(fā)和合格鑒定，降低成本并且縮短周期。該版塊的重點(diǎn)將復(fù)制美國(guó)早前推出的“材料基因組計(jì)劃”，讓3D打印新材料的開(kāi)發(fā)和鑒定的時(shí)間和成本都減少一半。因此，將開(kāi)發(fā)新型的和創(chuàng)新的計(jì)算方法，例如基于物理及模型輔助的材料性能預(yù)測(cè)工具；開(kāi)發(fā)對(duì)計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證所需的通用基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以及針對(duì)材料性能表征的新型的和創(chuàng)新思路，為“每一個(gè)”新穎的3D打印材料-工藝組合打破開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程中的壁壘。

 

　　具體的技術(shù)路線(xiàn)圖分為3個(gè)子方向，分別為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試驗(yàn)證使用案例，模型輔助性能預(yù)測(cè)，以及基于物理學(xué)的建模和仿真。相關(guān)影響的分析指標(biāo)包括：計(jì)算機(jī)輔助材料開(kāi)發(fā)、模塊化開(kāi)放式仿真架構(gòu)、訪(fǎng)問(wèn)開(kāi)放透明的材料性能數(shù)據(jù)、多尺度數(shù)據(jù)管理和共享和高效的材料性能表征方法。

圖7.美國(guó)3D打印價(jià)基因組版塊技術(shù)路線(xiàn)圖