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问道第三次工业革命 智能电网与可再生能源比翼齐飞

问道第三次工业革命 智能电网与可再生能源比翼齐飞(2)

北极星智能电网在线  2012-11-9 9:03:19    我要投稿

数字化制造走出流水线式传统模式

据国外有关学者认为,现时代世界制造业正经历史无前例的重大变化。具体讲,就是制造数字化将引领第三次工业革命。而这种数字化制造具有标志性的新型生产工具,正是所谓的3D打印机(也被称作堆砌式加工机或材料添加式加工机),其如同人们都知晓的普通打印机一样,一层一层地把构成工件(或物件)材料直接印出来,或者说“堆砌”出一个产品来。这种工艺方式可取代传统的车、铣、磨等,将颠覆性地改变制造业的生产方式。众所周知,迄今为止,例如制造一个汽车零件,一般先是铸造或锻造出毛坯,留出很大的加工余量,然后经过如上所述的各种机加工工序等而最终形成所要求的产品。这种生产方式可以说是“减法”制造,即为了获得所设计的零件尺寸及精度,要把多余的材料去除掉。与之相反,3D打印机则是“加法”制造,零件根本不需要余量,可省略后续一系列的加工工序,既节约材料又缩短了工时,这无疑会给制造业带来革命性变化。据称,只要用电脑设计出模型(3D立体图),3D打印机不仅可以打出各种工件,而且也能生产出诸如巧克力之类的食品。这意味着,3D打印技术的应用领域十分广泛。就现阶段而言,虽然这种3D打印机还未达到制造出一辆完整汽车或一部iPhone手机的程度,但其已被用来生产汽车的某些部件,或者为用户定制iPhone手机的外壳。据有关资料称,在美国波音公司的飞机上,有上万个零件就是由这种3D打印机打印出来的。通用汽车公司全球研发中心的一位研究人员称,未来他们将用3D打印机制造发动机。

3D打印技术,使经济性地制造个性化、多样性的(单件)产品成为可能,从而也使制造业能够走出流水线式大批量生产方式之时代。此外,这种近乎神奇的3D打印机设备除了具有无人值守的特点外,还可使你在任何地方制造出你想要的东西。在第三次工业革命时代,工厂是这样子的:基本上是按照用户的要求定制;工厂里的机器非常干净,而且几乎都是无人值守;生产效率高,一些汽车制造商比起大约十年前,已经能以同样的人力生产两倍乃至更多数目的汽车;大多数工作将不在工厂现场进行,而是在附近的办公室里,办公室内满是设计师、工程师、IT专家、物流专家、市场专员和其他领域的专业人员。在未来,人们要想从事制造业,就得掌握更多的技能和知识,而不仅仅是体力。

新材料成世界经济新增长点

新材料是攻克科技难关的物质基础,其在第三次工业革命中的地位和作用主要表现在以下三个方面。其一,新材料本身就是一种高新技术,也是现代高新技术和产业的基础与先导。

其二,新材料与现代科学技术深度融合,是现代科学技术的组成部分,同时,也可能是制约现代科技发展的瓶颈。其三,新材料对实现可持续发展的作用非常重要。例如,如果说可再生清洁能源是第三次工业革命最关键、最核心支柱的话,那么新能源材料就是其开发利用的基础,没有相应的新材料,这种支柱就建立不起来,第三次工业革命也无从兴起。

所谓新材料,一方面是指运用新概念、新方法和新技术合成或制备的,具有高(或优越)性能或特殊功能的材料;另一方面,是指对传统材料的再开发,使之性能获得重大改进和提高。当今世界,新材料层出不穷。例如,碳纤维就是一种全新概念的新材料,用聚丙烯腈原丝经过专门的碳化工艺制备而成,其强度是钢的4~5倍,可耐2000℃的高温。该材料被喻为“黑色黄金”。重量轻、强度高的碳纤维复合材料不仅可作为航空航天结构材料,而且也广泛应用于汽车等交通工具、建材、医疗器械、体育用品等,尤其是在电动汽车上将大有作为。从全球看,新材料的发展趋势主要有以下突出的特点。

首先,新材料与其他新技术深度融合,形成跨学科、跨领域、跨部门态势。例如高纯硅半导体材料,是当前太阳能光伏材料和电子信息技术的核心材料;以半导体芯片技术为基础的数字化技术已融入现代技术的各个领域与部门,诸如生物芯片、半导体照明、仿生、通讯、遥控、数字化制造、节能等等。

其次,新材料上下游产业的结合更加紧密。新材料产业呈横向扩散和相互包容之势;新材料与器件制造一体化,上下游产业纵向联合,产业链向下游应用延伸;产品高性能化、功能化和多功能化,开发与应用联系更加紧密。

再者,新材料更加注重可持续发展。绿色环保、高效、低能耗、可回收、可再生用的新材料以及先进的数字化制造技术是新材料开发与应用的主要方向。

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